某廠高壓加熱器泄漏原因分析及防范措施

張曉莊

摘 要：簡要介紹某熱電廠#1、#2機組高壓加熱器泄漏的原因分析以及處理過程、處理情況，根據原因分析及運行工況制定相應防范措施，保證高壓加熱器的穩定運行。

關鍵詞：高壓加熱器；泄漏；事故分析

某熱電廠自投產以來，由于設計、制造、安裝和運行等方面的原因，高壓加熱器泄漏的情況頻繁發生，尤其是#1、#2機組的#3高壓加熱器，情況特別嚴重。高加故障停運次數的60%以上皆因高加系統泄漏（如下圖為統計2011年全年高加故障停運次數組成），儼然高加泄漏成為影響#1、#2機組穩定運行系的重要，僅次于爐管泄漏。這既影響#1、#2機組的安全穩定運行，而且給水溫度得下降，會降低整個機組的熱效率，影響了#1、#2機組的經濟運行。

一、#1、#2機組#1、#2、#3高壓加熱器概述

1）某電廠2 330MW熱電聯產工程燃煤空冷機組的#1、2、3高壓加熱器，與上海汽輪機廠有限公司生產的亞臨界、一次再熱、雙缸（即高中壓合缸）雙排汽、抽汽凝汽直接空冷式汽輪機相配套。高壓加熱器是利用汽輪機的抽汽來加熱鍋爐給水，以提高機組的熱效率，該機組的#1、#2、#3高壓加熱器采用大旁路系統，配置為2臺機共6臺高壓加熱器。

2）生產廠家為某壓力容器廠生產的設備。加熱器形式為U型立式加熱器，加熱器結構基本上是全焊接結構，采用水室球形封頭，配置一個壓力密封蓋式人孔，由殼體、管板、管束、隔板和支撐板、防沖板等部件焊接而成。

二、#1、#2機#3高壓加熱器異常現象描述及檢修堵漏情況

#1、#2機組#3高加自投運以來共發生10次高壓加熱器泄漏，#1機#1高加泄漏1次，#2機#1高加泄漏2次，具體情況（僅選取典型事件）：

1）2011年4月16日11：30 #1機#3高加汽側水位出現異常，主要表現在#1機組#3高加至除氧器正常疏水調門開至90%，事故疏水由12%開至35%，凝結水流量由760t/h升至820t/h，A前置泵出口流量507t/h增至529t/h，B前置泵出口流量580t/h增至606t/h，隨后就地確認#3高加磁翻板水位計波動在400mm-500mm，波動范圍與DCS相符。經試驗確認，對#1機#1、#2、#3高加水側進行注水試驗（三次），關閉3臺高加事故疏水閥，只有#3高加汽側水位上升，故判斷為#3高加內漏引發水位異常，需要停運#3高加對其內部進行檢查。

2）2012年2月23日#1機#1高壓加熱器確認內漏，開始檢修，拆開人孔及分水板后檢查發現端口5根管束漏點，3月1日 22：00結束檢修工作，恢復系統后#3高壓加熱器又發生內漏，3月2日9：00 開始#3高加檢修工作，檢查為管板管束存在漏點3月5日22：30結束#1機#3高壓加熱器檢修，系統恢復投運正常。

三、高壓加熱器泄漏后對機組安全、經濟、穩定運行的影響

汽輪機級后抽汽進入高壓加熱器的傳熱管束，與給水進行熱交換，從而提高給水溫度，是火力發電廠提高經濟性的重要手段。如發生泄漏，對機組安全、經濟、穩定運行的影響如下：

1）高加泄漏后，刺出的高壓水柱會對周圍管束造成沖擊，從而導致更多的管束泄露，此時需立即隔離高加進行處理。

2）高加泄漏后，由于P水側>P汽側，故高加水位會快速升高，如果保護未動作，則有可能造成汽輪機水沖擊事故。

3）隔離高加系統后，造成給水溫度低，如繼續保持機組負荷，則燃煤量、風機出力均要增加，爐膛隨之過熱，煤耗升高約11.8 g/kwh，機組熱耗增加4.32%，廠用電率增加約0.44%。

4）隔離高加后，會增大汽輪機轉子末幾級葉片的蒸汽流量，造成葉片侵蝕現象。

5）高加隔離后，機組必然面臨降負荷，若維持負荷，則高加所對應的抽汽電動門關閉，汽輪機抽汽量減少，整個汽輪機轉子軸向推力增大。此時為了運行安全，只有降負荷運行，機組發電量減少。

四、高加泄漏的原因分析

1）制造質量存在問題。高壓加熱器管束材料為20#鍋爐鋼，管板材料為18 MnMoNB，其連接為異種鋼焊接，每次高加人孔打開后，檢查均為端口脹管處存在漏點，焊接質量存在問題，激烈的溫度交變熱應力導致焊縫產生漏點。

2）熱應力過大。機組發生故障時高加解列或機組正常運行高加故障解列后，再啟動時，大幅度的溫升率和溫降率會導致管板焊接處的熱應力增大，從而焊縫裂紋，特別高加突然停運，供汽中斷，同時水側仍運行，這樣加熱管關閉收縮快，管口慢，焊縫就會開裂。

3）管板變形。高加P水側>P汽側，T水側4）負荷變化率及升降負荷過快，對高加造成熱沖擊。在機組大幅度升降負荷時，相應汽輪機高壓側抽汽壓力、抽汽溫度迅速變化，此時給水溫度隨之變化需要一定的響應時間，就會造成高加U型管以及管口焊縫損壞（由于溫度交變產生熱應力），最為明顯的是機組緊急甩負荷或高加緊急解列時，對高加造成的熱沖擊更大，這樣U型管長期受熱疲勞而容易泄漏。

5）高加在投入、停運過程操作不當。主要有：高加投運前暖管不充分，投運過程中未控制好溫升率，這樣汽輪機高壓抽汽進入高加管束后，管束（?。┡c管板（厚）之間的吸熱速度不同步，以及不均勻的吸熱而產生巨大的熱應力，導致U型管熱變形。

6）高壓加熱器檢修補焊時，焊接質量不高。主要有：a.查漏，必須一次性將已泄露的U型管束全部找出，全部補焊完成否則仍存在漏點；b.焊接工藝執行不到位。

五、#3高加最易泄漏原因及分析

1）由于高壓加熱器的疏水形式是逐級自流，疏水由1#高加——2#高加——3#高加，這樣會出現3#高加的疏水量最大，水位難以控制，很容易形成水位大幅度波動現象。

2）高壓加熱器的投運是按照低壓到高壓順序投運。因此，最先投運3#高加，此時高壓給水會對U型管束造成的水沖擊最大，特別是管束彎管處受到的沖刷最厲害，頻繁地沖刷導致管壁變薄。

六、防范措施

1）溫度控制：高壓加熱器投運及起停時控制溫升率不超過3～5℃/min，溫降率控制在1.5～2.0℃/min。

2）主機運行時高加的啟停：a：機組運行中投高加。為控制溫升率，用給水或蒸汽進行暖管。升溫時間控制為50 rain左右，溫升率不大于3～5℃/min，直到逆止門開啟。充分暖管后，緩慢開啟進抽汽閥，控制旁路閥間歇性操作。尤為重要的是在進汽閥達到全開以前控制好溫升率。b：主機運行中停運高加，需同時將進汽閥、聯成閥、進水閥同時關閉。并將水側排空閥、放水閥打開從而防止進汽閥泄漏和不使其壓力升高。c：密切監控高加疏水水位和各項運行參數，應嚴格控制高加的水側溫度和流量，有效防止管道振動和沖刷；因為水側的溫度過低或流量過大均會影響高加的正常運行，引起管道振動和管束沖刷。

3）防止腐蝕：高加在運行中，首先通過放氣門將內部空氣排空，且注意給水水質，保證合格?？赏ㄟ^觀察端差值來判定空氣是否排凈，如端差過大則標識高加內部的空氣未排凈（其他因素正常的前提），所以建議加熱器不要采用逐級自導的排氣管，應分別與凝汽器和除氧器連接，且采用直管布置。

七、結語

綜上所述，在檢修、運行過程中多方面的原因造成高壓加熱器泄露，所以我們在實際工作中應從控制檢修工藝、規范運行操作流程等方面進行防范，同時出現問題后具體分析現場的問題所在，找出由針對性的防范措施后進行處理，并做好檢修記錄，預防高加頻繁泄露，提高高壓加熱器的投運率。

參考文獻：

[1]裘烈鈞.大型汽輪機運行.水利電力出版社，1994.

[2]甘肅省、河南省電力局合編.汽輪機設備運行技術.中國電力出版社，1995.

[3]吳季蘭.汽輪機設備及系統.中國電力出版社，2006.