電廠高壓加熱器換熱管開(kāi)裂泄漏原因分析

李鍇

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電廠得到了快速的建設(shè)。電廠高壓加熱器換熱管在電廠的建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。因此，電廠高壓加熱器換熱管開(kāi)裂泄漏原因分析具有重要作用。本文首先對(duì)高壓加熱器泄漏的原因進(jìn)行了概述，詳細(xì)探討了高加換熱管泄漏的解決方案，旨在促進(jìn)電廠是的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高壓給水加熱器；換熱管；泄漏

高壓給水加熱器作為火力發(fā)電機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，能否安全運(yùn)行直接關(guān)系到機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。目前國(guó)內(nèi)大型火力發(fā)電機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)中的高壓加熱器使用的大多是傳統(tǒng)形式的U形管式高壓加熱器。隨著國(guó)內(nèi)電力工業(yè)的發(fā)展，高參數(shù)、大容量機(jī)組的數(shù)量也在不斷增加，使得高加的運(yùn)行參數(shù)隨之升高，致使高壓加熱器的故障率不斷上升。

1 高壓加熱器泄漏對(duì)機(jī)組的影響及原因分析

隨著機(jī)組容量的增大、設(shè)計(jì)參數(shù)的不斷提高，致使傳統(tǒng)U形管式高壓加熱器中的水室半球形封頭、管板等鍛件的厚度不斷增加，換熱管與管板的聯(lián)接等的熱疲勞開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大。經(jīng)對(duì)部分電廠高壓加熱器的運(yùn)行調(diào)研，高加換熱管的泄漏原因主要集中在溫度變化速率過(guò)快，水位控制不合理，還有泄漏后堵管質(zhì)量不高等方面。

高壓加熱器泄漏后，會(huì)導(dǎo)致泄漏管周圍管束受高壓給水沖擊而泄漏事故的造成，這種管束增多的不利境況將會(huì)導(dǎo)致泄漏事件的更加嚴(yán)重；泄漏事件在發(fā)生以后，通常致使水側(cè)壓力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽側(cè)方面的壓力，一旦水位急劇升高，而水位保護(hù)再未有所動(dòng)作，蒸汽帶水將返回到蒸汽管道，甚至進(jìn)入中壓缸，就會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)的水沖擊事故的不請(qǐng)自來(lái)。泄漏后會(huì)造成加熱器的徹底停運(yùn)，乃至系統(tǒng)的完全癱瘓與不能工作。既然高壓加熱器泄漏會(huì)產(chǎn)生這么多影響，出現(xiàn)泄漏的原因是什么呢？主要有以下六個(gè)方面：

1.1高壓加熱器啟停時(shí)沖擊過(guò)大

由于高壓加熱器啟停時(shí)過(guò)大的熱沖擊有的機(jī)組由于高壓加熱器不能隨機(jī)啟動(dòng)，每次在啟動(dòng)過(guò)程中，較大的熱沖擊，溢水室加熱器分區(qū)。規(guī)定的條例要求高壓加熱器入口應(yīng)該間歇蒸汽電動(dòng)門開(kāi)關(guān)，電動(dòng)門和實(shí)際操作過(guò)程沒(méi)有這個(gè)函數(shù)，和解列在高壓加熱投入運(yùn)營(yíng)，電動(dòng)門開(kāi)關(guān)是在短時(shí)間內(nèi)完成。經(jīng)常因?yàn)閱挝粏?dòng)和停止時(shí)間和溫度梯度超過(guò)規(guī)定的值，結(jié)果使高壓加熱器內(nèi)部管子及管板溫度急劇變化，從而產(chǎn)生一定的交變熱應(yīng)力，在這種應(yīng)力的作用下，管子受到?jīng)_擊損傷破壞

1.2高壓加熱器至除氧器的疏水壓力降低

高壓加熱器至除氧器的疏水108毫米管，在正常運(yùn)行時(shí)疏水流量較大，處于飽和狀態(tài)的高壓疏水流經(jīng)自動(dòng)調(diào)整門后，減壓，疏水迅速汽化擴(kuò)容性，擴(kuò)張和快速蒸發(fā)體積增加，形成汽水兩相流管道內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)阻力飄升，汽水沖擊現(xiàn)象，同時(shí)引起管道振動(dòng)，除氧器的控制閥這段管道后，兩相流介質(zhì)的過(guò)程越長(zhǎng)效果會(huì)產(chǎn)生管道振動(dòng)、排水管管道阻力增加，引起管接頭開(kāi)裂引起的振動(dòng)、泄漏，這是造成高壓疏水管泄漏的主要原因之一。

1.3高加熱器危急疏水調(diào)節(jié)門不嚴(yán)

為了提高安全可靠性、高壓加熱器安裝應(yīng)急排水系統(tǒng)，但由于國(guó)內(nèi)疏水閥質(zhì)量不過(guò)關(guān)，造成泄漏，不能保持一個(gè)疏水的水，蘇打水清洗振動(dòng)管的很長(zhǎng)一段時(shí)間由于過(guò)熱和管板

1.4沖刷侵蝕

主要原因是蒸汽帶水，主要出現(xiàn)在過(guò)熱蒸汽冷卻段及其出口處和疏水冷卻段入口。其一，高負(fù)荷跳機(jī)的條件容易發(fā)生疏水閃蒸，沖刷管子：其二，當(dāng)高加內(nèi)某根管子發(fā)生泄漏時(shí)，高壓給水從泄漏處進(jìn)入汽側(cè)，沖刷管賠。

1.5管束自振

管殼式加熱器普遍存在這種問(wèn)題。其原因是：加熱器殼側(cè)流體流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)力，由于管束具有一定彈性，在此擾動(dòng)力的作用下就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)頻率與管束的自有頻率一致時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振，振幅大大增加，造成管束的破壞。損壞的形式：管束與管板連接處斷裂：管束在管板的孔中與金屬賠發(fā)生摩擦而損壞，振幅大時(shí)，相鄰的管束之間會(huì)相互摩擦損壞。

1.6管束腐蝕

影響管束腐蝕的主要因素是給水品質(zhì)。給水溶氧量和pH值超標(biāo)會(huì)嚴(yán)重腐蝕高加管束。同時(shí)機(jī)組停運(yùn)后要對(duì)高加進(jìn)行必要的防腐工作，其內(nèi)部殘留的水分和氣體均對(duì)管束產(chǎn)生腐蝕。

2 高加換熱管泄漏的解決方案

高壓給水加熱器的是火力發(fā)電廠回?zé)嵯到y(tǒng)中的重要設(shè)備之一，其安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行除了設(shè)備本身的因素之外，也有賴于其它設(shè)備（比如除氧器、凝汽器等）、熱工控制以及啟停與運(yùn)行維護(hù)等各個(gè)方面的合作配合。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)疏漏或者誤操作，都有可能對(duì)高壓加熱器設(shè)備產(chǎn)生不利的影響。

2.1若為管端焊縫泄漏，應(yīng)用直徑合適的階梯鉆頭鉆削掉原焊接接頭及漏點(diǎn)缺陷然后烘干管口，清除水漬、油污、銹斑等影響焊接質(zhì)量的污垢，露出金屬光澤后用手工氬弧焊或焊條電弧焊焊妥管口處焊接接頭。

2.2檢修措施

正常停運(yùn)情況下，在設(shè)備解列后，無(wú)論在殼側(cè)與管側(cè)均應(yīng)充滿含有一定濃度的防腐液（鈍化水）的水12小時(shí)以上，在生成防銹膜層后將水排除，以防止高壓加熱器腐蝕。在停機(jī)檢修中和投運(yùn)高壓加熱器之前，對(duì)全部保護(hù)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，定期檢查并試驗(yàn)疏水調(diào)節(jié)閥、給水自動(dòng)旁路裝置、危急疏水和抽汽逆止閥、進(jìn)汽閥的聯(lián)鎖裝置等。保證運(yùn)行中所有保護(hù)裝置能夠正常動(dòng)作，防止由于保護(hù)裝置失靈或者調(diào)節(jié)信號(hào)滯后等原因引起的管子泄漏。沖洗水位計(jì)和平衡容器等液位測(cè)量管路，確保測(cè)量水位的管路不發(fā)生堵塞，防止因虛假水位影響換熱管是否泄漏判斷。對(duì)連續(xù)運(yùn)行排氣管進(jìn)行定期檢查，確保排氣管路暢通，以免空氣積聚在換熱管外表面影響高壓加熱器的傳熱效果并引起管子腐蝕。

2.3換熱管檢漏

確定發(fā)生泄漏的管子后，應(yīng)進(jìn)一步確定是管端泄漏還是管子本身泄漏，如果是管子本身發(fā)生泄漏，應(yīng)采取措施確定管子泄漏的具體位置，以便于分析泄漏原因，避免管子再次發(fā)生泄漏。對(duì)已發(fā)生泄漏的管子，應(yīng)采取堵管處理，并對(duì)與其鄰近的管子進(jìn)行保護(hù)性堵管。堵管程序嚴(yán)格按照相關(guān)堵管工藝進(jìn)行操作，防止由于堵管不當(dāng)導(dǎo)致的二次泄漏。將已堵管子標(biāo)記在管板布孔圖上，留待后續(xù)泄漏原因分析時(shí)使用。高壓加熱器泄漏后冷卻，應(yīng)采用空氣進(jìn)行冷卻，不宜采用注水的方式（包括管側(cè)注水及殼側(cè)注水）。

2.4沖刷侵蝕的解決方案

嚴(yán)格控制機(jī)組負(fù)荷升降率，避免低水位和無(wú)水位運(yùn)行，提高疏水調(diào)節(jié)閥的靈敏度，同時(shí)減少高加啟停次數(shù)。

2.5管子振動(dòng)的解決方案

保證疏水水位調(diào)解正常準(zhǔn)確，控制高加水位和疏水端差在正常范圍：嚴(yán)格控制機(jī)組負(fù)荷及給水溫度，杜絕高加抽汽量過(guò)大。

2.6管束腐蝕的解決方案

應(yīng)嚴(yán)格控制給水品質(zhì)，重點(diǎn)是含氧量（毛7 u g/L）和pH值（在8. 8一9. 5，防止管束腐蝕；停運(yùn)時(shí)要保證放凈疏水，做好防腐工作。

2.7給水流量超限、水流速度大對(duì)管賠沖蝕嚴(yán)重的解決方案

提高運(yùn)行人員操作水平及責(zé)任心，杜絕給水超壓，超流；同時(shí)，要科學(xué)運(yùn)作，節(jié)約成本，防止堵管數(shù)量超標(biāo)。

3 電廠高壓加熱器換熱管開(kāi)裂泄漏預(yù)防措施

3.1改進(jìn)調(diào)節(jié)閥

因?yàn)樾孤┳詣?dòng)調(diào)節(jié)閥節(jié)流壓降和蒸發(fā)速率增加，體積膨脹，造成后速度增加，為了使得高速兩相在流體沖刷的監(jiān)管力度有所降低，就離不開(kāi)大幅度與高級(jí)別地使用口徑管道，這樣才能實(shí)現(xiàn)汽水兩相流速的降低與減少。此外工作人員在調(diào)節(jié)閥的改善中還需要做到這樣一點(diǎn)：安裝其設(shè)備的過(guò)程中需要盡可能的接近除氧器，這樣才能杜絕或緩解汽水兩相流動(dòng)的過(guò)程，確保工作的順利完成。此外還要在疏水管的膨脹死點(diǎn)的設(shè)置上需要引起高度的重視，力求實(shí)現(xiàn)管道振動(dòng)頻率的緩解，同時(shí)也能促進(jìn)高水位監(jiān)測(cè)力度的加強(qiáng)，雙向保證高壓無(wú)水的有效運(yùn)行

3.2加熱器的傳熱端差需要力求達(dá)到最佳值

這主要是源于加熱器的技術(shù)自身存在著壓差較小與疏水量很大的互為矛盾的特點(diǎn)因素，所以在抽氣量的技術(shù)活動(dòng)完善以后，就會(huì)讓加熱器本身的高壓基調(diào)產(chǎn)生不良變化，甚至是加熱功能的徹底失效，直接的影響便著重體現(xiàn)為疏水門的狹隘甚至直接關(guān)閉，水位上升引發(fā)的引水不暢的現(xiàn)象便不請(qǐng)自來(lái)?；谶@種理論認(rèn)識(shí)，提醒工作人員與技術(shù)員最大的作為就是要隨時(shí)注意監(jiān)督檢查過(guò)程中態(tài)度更加認(rèn)真的需要，通過(guò)頻繁的打開(kāi)陷阱實(shí)現(xiàn)水位最大幅度的減小，進(jìn)而讓水位達(dá)到正常化、標(biāo)準(zhǔn)化。如果排水水位過(guò)低導(dǎo)致增加，應(yīng)及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)水位調(diào)整，最少要早5.6℃以上，8℃以下，方可保障這個(gè)環(huán)節(jié)的結(jié)束。這是技術(shù)工作中的重要部分。因?yàn)榧訜崞骷哿瞬荒Y(jié)氣體就會(huì)為傳熱功能帶來(lái)很大的負(fù)面影響，端差也會(huì)隨著提高與上升，同時(shí)還要做到及時(shí)出臺(tái)具體相應(yīng)的措施。此外還需要真做到的是，加強(qiáng)并改進(jìn)加熱器的組裝與焊接技術(shù)，在檢修焊接工藝質(zhì)量提高的基礎(chǔ)上，輔之以安全堵漏的有效方略，進(jìn)而全部堵住泄漏管道相鄰緊密的管子。

3.3加強(qiáng)加熱器在日常工作中檢查維護(hù)函待加強(qiáng)的需要

這項(xiàng)工作的技術(shù)強(qiáng)度不高，但需要非常認(rèn)真與務(wù)實(shí)的精神。首先需要確保正常水位的長(zhǎng)期維系，在最大變化量不超過(guò)增減上下不超出五十毫米的前提下，實(shí)現(xiàn)低水位與高水位在轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正?；?，并需要員工經(jīng)常檢查與監(jiān)測(cè)。其次在加熱器的工作流程當(dāng)中，隨時(shí)對(duì)給水的進(jìn)出口溫度和設(shè)備端差的觀察與檢驗(yàn)也是必不可少的工作環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)偏差的現(xiàn)象，就要在抽氣方面做好修補(bǔ)工作，使水位馬上恢復(fù)正常。此外技術(shù)員還要定期在遠(yuǎn)傳水位與就地水位的差值上進(jìn)行精密的計(jì)算與審核，同時(shí)檢查調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度以及動(dòng)作現(xiàn)狀的實(shí)施效果，做到加熱器泄漏現(xiàn)象與事故在最大限度上的杜絕。

3.4注意減少加熱器在啟停時(shí)刻的熱沖擊和熱應(yīng)力

在加熱器的投運(yùn)過(guò)程中，工作人員應(yīng)當(dāng)把握投運(yùn)的正確順序，先進(jìn)行水側(cè)的投運(yùn)，然后在實(shí)現(xiàn)氣側(cè)的投運(yùn)。這個(gè)復(fù)雜的過(guò)程還需要禁止升速率過(guò)快的現(xiàn)象以免造成對(duì)工作的負(fù)面影響。所以在開(kāi)啟進(jìn)汽的時(shí)候，手動(dòng)門的速度要力求緩慢，溫度的控制指數(shù)也要維持在每分鐘1.5-2℃左右，才能在根本上完全防止加熱器的泄漏。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電廠高壓加熱器換熱管開(kāi)裂泄漏原因分析對(duì)電廠的發(fā)展具有重要的作用。因此，必須進(jìn)一步提高和完善高加換熱管泄漏的解決方案，只有這樣才能徹底解決了高加頻繁泄漏的問(wèn)題，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了檢修的頻次，提高了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，最終促進(jìn)電廠的發(fā)展。

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