330MW機組高壓加熱器泄漏原因分析及對策

施志敏

（浙江浙能溫州發電有限公司，浙江 溫州 365602）

浙能溫州發電三期330MW汽輪發電機組采用的高壓加熱器是杭州鍋爐廠生產的單列臥式表面加熱器。高壓加熱器帶有內置式蒸汽冷卻段和疏水冷卻段，蒸汽冷卻段利用汽輪機抽汽的過熱段來提高給水溫度，使給水溫度接近或略高于該加熱器壓力下的飽和溫度。凝結段是利用蒸汽凝結的潛熱加熱給水，疏水冷卻段是把離開凝結段的疏水熱量傳給加熱器的給水，從而使疏水溫度降到飽和溫度下。我廠三期#6機組3#自投產以來，高壓加熱器泄漏頻繁，嚴重影響機組運行的安全性與經濟性。本文對高加泄漏的原因進行分析并提出相應的運行對策。

1 泄漏情況及對機組的影響

溫州電廠6#機組2017年6月28日、2017年7月20日、2017年11月3日、2017年12月2日、2018年8月20日3#高壓加熱器泄漏撤出，每次高壓加熱器撤出時均需要負荷先降至250MW以下。

現代電站用的汽輪機都是具有回熱抽汽的汽輪機，回熱抽汽與加熱器組成回熱加熱系統，回熱加熱是指汽輪機中抽出部分蒸汽引入回熱加熱器中對鍋爐給水進行逐級加熱的過程。一方面使汽輪機排汽量減少，汽輪機冷源損失減低；另一方面提高了鍋爐給水溫度，使工質在爐內的平均吸熱溫度提高，降低了傳熱溫差，相應的減少了汽輪機的熱耗量，提高了汽輪機循環熱效率。由于水側工作壓力22.6MPa遠遠高于汽側工作壓力1.7MPa，當傳熱管束發生泄漏時水側高壓給水進入汽側，造成高加水位上升，傳熱效果下降，對機組影響如下。

（1）高加泄漏后由于高壓給水的沖擊使泄漏管束周圍的管束受到沖刷而發生更多管束泄漏。（2）高加泄漏后，由于大量給水進入汽側使高加汽側水位大幅度上升，若高加液位保護未動作，水位將滿至抽汽口進入汽輪機甚至會造成汽輪機水沖擊事故。（3）高加解列后，由于回熱抽汽的加熱效果失去，給水溫度大幅度降低由原來的282.1℃降低至170℃左右。在相同負荷下，進入爐內的給水溫度下降后，為了保證蒸發量使制粉系統出力增加，伴隨著風煙系統出力也增加了，使爐膛熱負荷增加，主再熱汽溫上升減溫水耗量明顯上升。對機組熱耗的增加4.367%，對發電煤耗的影響12.516g/kWh。（4）高加停運后，由于本來需要回熱抽汽加熱給水的部分蒸汽直接進入后面幾級汽輪機繼續做功，使機組帶負荷能力上升，且末幾級蒸汽流量的增大加劇了汽輪機末級葉片的侵蝕。（5）在高壓加熱器停運后，在調節級壓力不變的情況下，汽輪機各個監視段壓力也會升高，使汽輪機組的軸向作用力發生變化，所以需要加強監視機組軸系的運行參數，保證機組安全運行。（6）由于高加泄漏開展檢修工作需要將高加泄壓降溫，且降溫過程與處理過程一般需要48小時，根據電廠技術監督要求，高壓加熱器投入率不得小于98%。（7）隨著給水溫度的減低，使得鍋爐省煤器出口煙溫降低較多，使得鍋爐脫銷裝置SCR進口煙溫下降導致可能退出機組脫銷裝置運行，影響環保指標的達標率。

2 泄漏的現象及對其他輔機的影響

（1）高加水位高信號報警，高加下端差增大，2018年8月20日3#高壓加熱器泄漏時下端差在水位調整平穩后增加至26～28℃，正常運行時高壓加熱器端差在5～8℃范圍。（2）2018年8月20日3#高壓加熱器泄漏時高加正常疏水調節閥開至全90%，且水位仍有上升趨勢，開啟事故疏水閥至40%參與調節，3#高加水位才趨于穩定。（3）高加水位保護動作使本級加熱器事故疏水閥自動開啟，上一級加熱器正常疏水自動關閉。（4）當3#高加泄漏導致正常疏水調節閥關閉，事故疏水調節閥開啟后，會影響除氧器的液位自動調節，引起凝結水流量大幅度上升，低加抽汽量上升，除氧器抽汽量上升，除氧器可能運行振動增大。四級抽壓力下降，影響汽動給水泵組的正常運行。（5）高加泄漏導致給水流量產生波動，視泄漏量大小變化。且主汽流量與再熱器減溫水之和與給泵組流量產生明顯偏差，因此給水泵組的流量上升。高加泄漏后加熱器出口給水溫度降低。

3 泄漏的主要原因分析

（1）運行中高加端差監視不到位，由于運行監盤時加熱器端差須操作人員自己進行計算，對于在水位穩定時須對高加疏水溫度與高加進口給水溫度計算，以及各個負荷段各個高加正常疏水調節閥開度加強關注。可以在泄漏初期或水位波動大時及時處理。（2）高加沒有保持正常的水位運行，由于汽和水在水位計連通管上部汽側和下部水側流速不同，造成液面上壓力不同使得水位計的指示值比高加真是水位偏高。因為正常水位標定不正確，導致高加長期處于偏低水位運行，使疏水冷卻段疏水口水封失效。高加的溫度與壓力的變化，使汽水介質兩相流速增加，引起端差和疏水流量增加。對管束沖蝕產生水沖擊出現振動。管束金屬材料疲勞，造成高加管束損壞。（3）給水品質不合格，給水溶氧超標而對高加疏水管束腐蝕，管板與管束間脹口松弛而導致泄漏。（4）負荷變化率大，由于機組其他設備的故障異常導致負荷驟降引起抽汽壓力與溫度的變化，使高加疏水管束與管板受到劇烈的溫度交變熱應力，給高加帶來較大的熱沖擊。（5）高加的投入與撤出時操作不當，投運與撤出對溫度變化率的控制不嚴格。并且在機組長期停運過程中的保養措施執行不到位，并未采用充氮的方式對高加進行保養。

4 高加泄漏頻繁的分析

（1）從高加的技術規范表1可以看出，3#高加的工作狀態汽側與水側溫差與壓力差都很大，容易出現管板處的泄漏。（2）高壓加熱器的疏水是逐級自流的方式，3#高加的疏水流量為1#、2#、3#級抽汽之和，故而水位控制難以控制。（3）加熱器投入時首先投入的是3#高加，劇烈的溫度差對高加的管束與管板產生最大的熱沖擊，若投入時抽汽流量控制不佳極易使大量抽汽進入高加，高加溫升速度過快。

表1 加熱器規范

5 高加泄漏的預防對策

（1）由熱工人員在加熱器疏水畫面加入各個加熱器的下端差值，用最直觀有效的方式使運行人員方便監視。（2）運行中加強水位的監視，并與現場水位指示對應。對高加運行中出現的異常振動應有一定的敏感性。及時調整高加汽側水位，保證高加在正常水位運行。（3）加強給水系統的化學水監督，保證給水溶氧＜7μg/L，pH值在9.2～9.6。各個高加連續排氣閥保持開啟，使加熱器內部不凝結氣體連續排出。（4）保持機組平穩運行，對運行設備的缺陷及時消除，防止由于設備故障使機組RB或高加運行異常而撤出。在高加緊急撤出時必須檢查1#、2#、3#段抽汽電動門快速關閉、高加給水主路快速切至給水旁路運行，防止高加溫度變化率過大引起管板快速冷卻而使管口焊縫產生熱應力變形。（5）強調加熱器投入、停運的運行規程：①高加投入時先投入水側，后投入汽側，撤出時先撤汽側，后撤水側；②汽側投入順序先低壓后高壓，撤出時先高壓后低壓；③機組啟動時將高加隨機滑投；④機組運行中高加投入與撤出嚴格按照運行規程中控制高加出水溫度變化率≯3℃。

6 結語

（1）高壓加熱器本身的制造質量是引起高加泄漏的原因之一，已向設備部門提出申請更換3#高壓加熱器。（2）提高檢修質量減少高加內漏，利用大小修的機會對加熱器進行探傷試驗，提早發現及時處理。（3）良好的疏水調節系統和合理的高加水位計指示值標定使疏水冷卻段很好的建立水封，降低端差，延長高加運行壽命。（4）運行監視在發現異常時應及時隔離處理，減少管束二次損傷。（5）提高高加投用率可以有效的提高機組效率保證機組的經濟性。