汽輪機回熱加熱器端差異常分析及解決措施

劉建成

摘 要：汽輪機回熱系統的正常運行是汽輪機組正常運行的保障，采取有效措施解決回熱系統故障對保證汽輪機組的安全性能有著重要的意義。調查了300 MW汽輪機回熱加熱系統的運行現狀，通過分析加熱器端出現差異常問題的原因，給出了有針對性的解決措施。

關鍵詞：高壓給水加熱器；回熱系統；汽輪機組；高加泄漏

中圖分類號：TK263 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.131

隨著我國經濟的不斷增長，生產和生活對電能的要求越來越高，電廠建設項目不斷增多。但在電廠汽輪機組的運行當中，回熱系統容易發生故障，影響了電廠的正常運行。因此，如何采取有效措施解決回熱系統故障問題成為了工作人員需要解決的問題。下面就此進行討論分析。

1 研究背景

高壓加熱器是回熱系統的重要組成部分，主要指標是加熱器的上下端差和溫升，加熱器的運行狀態和運行缺陷均會反映在加熱器的端差和溫升上。目前，國內引進的大型機組在運行中暴露出了很多有關高加的質量問題。某電廠2×300 MW亞臨界機組配置3臺高加，均為臥式滾筒結構，串聯布置，疏水逐級自流，水位采用自動調節方式。在啟停和低負荷時，疏水倒至凝汽器；正常運行時，高加疏水倒至除氧器。在額定負荷下，高加出口溫度可達274.7 ℃。該機組自投產以來，因為高加內部鋼管泄漏、外部大法蘭和疏水管道泄漏，經常不得不退出運行進行檢修處理，這在很大程度上制約著機組的穩定運行。近年來，該電廠4號機組3號高加頻繁泄漏直接影響了機組的安全、經濟運行。

2 現狀調查

2.1 3號汽輪機組高加運行情況

機組負荷為300 MW的工況下，3號機組各臺高加的上端差、下端差均高于設計值，機組熱耗升高30.89 kJ/kW·h，煤耗升高1.16 g/kW·h。2011-07，3號機組高加端差試驗結果如表1所示。

2.2 4號汽輪機組高加運行情況

機組負荷為300 MW的工況下，4號機組各臺高加的上端差、下端差均高于設計值，如表2所示。

表2 4號機組高加端差試驗結果

3 原因分析

3.1 造成加熱器下端差高于設計值的原因分析

造成加熱器下端差高于設計值的原因主要有：①加熱器進水管束部分堵塞；②疏水冷卻段受熱面結垢；③疏水入口處管板變形破壞了水封，蒸汽漏入了疏水冷卻段；④疏水水位低，疏水不能得到充分冷卻；⑤加熱器下端差大，主要受加熱器運行水位的影響。

3.2 加熱器上端差高于設計值的原因分析

加熱器上端差大造成本級加熱器對給水的加熱不足，需增加高壓的抽汽來彌補，從而降低了機組的經濟性。如果使用第一級抽汽，則會直接影響主給水溫度，對經濟性的影響更大。正常情況下，造成加熱器上端差高于設計值的原因有以下幾點：①加熱器汽側空間聚集了空氣。②加熱器堵管較多。③管束泄漏或管板脹口處泄漏。④加熱器進、出口水室中間的分程隔板不密封或密封性差，導致加熱器部分進水直接進入出水室，未經加熱直接排走。其中，因水室隔板泄漏造成給水旁路加熱器故障是運行中最易出現的問題。

3.3 高加泄漏的原因分析

高加泄漏的原因主要有：①負荷變化速度快給高壓加熱器帶來的熱沖擊。②運行中高加水位端差調整不及時。③檢修質量不過關。④高壓加熱器投停操作不當。高壓加熱器投運前暖管時間不夠，管板與管束吸熱不均勻而產生巨大的熱應力；高加停運時，上側疏水側溫降滯后，從而形成較大的溫差，產生熱變形。

3.4 3號高加最易泄漏的原因分析

3號高加最易泄漏的原因主要有：①由于加熱器的疏水是逐級自流形式，3號高加是1號、2號、3號高壓加熱器疏水的匯集地點，水量大、水位控制難度大，極易引起水位的大幅度波動，引發交變應力。②3號高加的工作環境和運行條件非常惡劣，容易造成高加泄漏。③由于3號高加的汽側壓力低，而在系統設計上，3號高加的汽側連續排空氣管與1號、2號高加的排空氣管是接在一根母管之后再排入除氧器的。由于3號高加的連續排空氣壓力遠低于1號、2號高加，因此易使3號高加的連續排空氣不正常，導致非凝結氣體的積存而產生管系腐蝕。④現場檢查發現三號機組1號、2號、3號高加運行排氣間距約350 mm，四號機組1號、2號、3號高加運行排氣間距約200 mm，而設計值為500 mm。間距太小，可能會造成3號高加排氣不暢，非凝結氣體積存而產生管系腐蝕、高加泄漏的問題。

4 解決措施

4.1 進、出口水室中間分程隔板改造

一般情況下，高壓加熱器的端差增大，同時溫升降低，很可能是高加水室分程隔板變形或損壞引起的，應立即修復或更換。水室分程隔板變形或損壞后，高壓加熱器的端差和溫升會隨著運行時間的變化表現出十分明顯的規律——隨著運行時間的增加，端差逐步增大，溫升逐步減小。3號、4號機組高壓加熱器上端差偏大，檢修中，發現高壓加熱器進、出口水室中間分程隔板沖刷嚴重、密封性不好，導致加熱器部分進水未經加熱直接排走，造成機組回熱系統效率低。檢修期間對其進行了更換處理，將厚度加厚，門蓋改為不銹鋼材質，消除了高壓加熱器進、出口水室中間分程隔板泄漏、短路的問題，提高了機組回熱效率。通過改造高壓加熱器進、出口水室中間分程隔板，降低了高加上下端差，提高了回熱系統效率。改造后汽輪機熱耗率同比降低23.62 kJ/kW？h，煤耗同比下降0.89 g/kW？h。具體3號機組高壓加熱器分程隔板改造前后的端差對比如表3所示。

4.2 利用遠場渦流檢測技術及早發現問題

4號機組檢修停機期間，對3號高加內部鋼管進行了一次全面的遠場渦流內探。經過逐根檢測發現，高加上水室直管段無一減薄；下水室共有19根管在距管口4.26 m處的疏水冷卻段端板前端的孔內管子外表面發生嚴重的震動磨損減薄；下水室第23列最上面的一根管子減薄量最大，已超過壁厚的70%.隨著間隙的增大，后期磨損將會明顯加快，爆管泄漏隨時都有可能發生，因此，必須更換這根磨損量最大的管子。另外，有7根管子的減薄量超過了壁厚的40%，也必須更換，其余11根減薄量小于40%，一年之內不會有危險，可暫時不換。該高加的主要問題為震動磨損，而啟動和滑停期間震動最為劇烈，應特別注意。

4.3 汽輪機回熱系統的運行優化

受負荷、抽汽壓力和溫度的影響，不同負荷下，高加的虛假水位不同，造成高加加熱效果也不同。高加端差在不同負荷下發生變化，造成高加加熱效果降低。把端差信號引入到高加水位調節邏輯中，作為高加水位測量信號和調節的依據。可根據負荷的不同，自動將高加實際水位值調整至達到最佳水位，發揮出最大的高加加熱效果，降低高加下端差。將高加下端差調整在合適范圍內，由7～9 ℃降低到5 ℃左右。

4.4 加裝高加快冷系統

目前，高加進口僅為一只三通電動門。在運行期間，高加泄漏時，隔絕可靠性差，增加了檢修時間，降低了機組運行的經濟性，同時對檢修人員的安全構成了極大的威脅。對此，要在高加進口電動門后串接一閘閥，確保在高加泄漏時能可靠隔離，保證高加運行期間檢修時檢修人員的安全，并縮短檢修時間，提高機組運行的經濟性。

利用二期汽輪機快冷系統快速冷卻發生泄漏后的高加。二期高加沒有冷卻裝置，運行中高加發生泄漏時，只能依靠自然冷卻，大約需要2 d時間。為了縮短檢修時間，利用檢修機會在高加汽側增加快冷管道。根據高加設備廠家說明書要求，高加溫度冷卻速度不能超過56 ℃/h，最大冷卻速度不能超過111 ℃/h。為了避免冷卻速度過快，高加停運后溫度在160 ℃左右，可利用3號機主機快冷裝置和高加汽側充氮管道來冷卻高加汽側。

4.5 高加運行中需要注意的問題

運行時，高壓加熱器的水位對加熱器的性能和壽命影響最大，所以保持穩定和一定的加熱器水位對機組和加熱器的安全運行非常重要。低水位運行會引起加熱器內部汽水二相流，導致加熱器傳熱管迅速泄漏、損壞。

不同的加熱器傳熱管對水質有不同的要求，水質對加熱器傳熱管的影響極大。高加在啟動時，應為水側注水，當給水旁路門前后無壓差時方能切換。

5 結束語

由上文可見，由于汽輪機組是電廠運行的重要設備，因此我們要保證汽輪機的正常運行。結合回熱加熱系統的實際運行狀況，找出加熱器端差異常的原因，然后制訂有效的對策，找到最佳的運行方式。只有這樣，才能提高機組的經濟性，促進電廠的生產和發展。

參考文獻

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[2]黃萍力，徐君詔.汽輪機回熱加熱器端差對機組影響分析及對策[J].廣西電力，2010（04）.

〔編輯：王霞〕