600MW超臨界發電機組高壓加熱器泄漏分析及處理措施

廣東紅海灣發電有限公司 袁宏偉

高壓加熱器（簡稱“高加”）是發電廠重要的輔助設備，通過利用回熱抽汽加熱給水提高機組運行效率。高加發生泄露故障的頻率較高，除了降低效率還有可能造成汽缸變形甚至葉片斷裂等事故。

關于高壓加熱器的文章，倪鑫[1]以托克托電廠11號機組為例，結合高加泄漏常見因素，闡述了3號高加泄漏現象及對機組的影響，并提出了相應防范措施。文獻[2]以臺山電廠2號機組高壓加熱器的泄漏為例，說明高壓加熱器泄漏的現象及影響，分析高壓加熱器產生泄漏的原因并探討相關的預防措施。文獻[3]介紹某熱電廠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。文獻[4]、文獻[5]研究0號高壓加熱器對鍋爐側運行、汽輪機側運行及全廠運行的影響。

1 故障現象及故障分析與判定

某電廠600MW超臨界機組的汽輪機是N600-24.2/566/566型號的一次中間再熱、三缸四排汽、凝汽式汽輪機。給水系統采用單元制，配備2臺50%容量的汽動給水泵（簡稱“汽泵”），1臺30%容量的電動給水泵（簡稱“電泵”）作為啟動和備用；三臺100%容量臥式高壓加熱器串聯布置，高壓加熱器系統共用一個快速電動大旁路閥，以保證高壓加熱器退出運行時鍋爐最大給水量。

正常情況下，兩臺汽泵流量之和大于鍋爐側給水流量，兩者的偏差為過熱器減溫水流量、再熱器減溫水流量、高旁減溫水流量等，且能維持一定數值。對比近4個月的流量數據，機組在同等負荷（450MW）的條件下，汽泵流量與爐側給水偏差出現明顯變大的趨勢（圖1）。

圖1 同等負荷下（450MW）汽泵給水流量與鍋爐給水流量偏差趨勢

2019年12月上旬，機組AGC負荷指令555 MW，A汽泵流量1068t/h，B汽泵流量1052t/h，鍋爐側給水流量1713t/h，兩汽動給水泵流量之和與鍋爐側給水流量偏差最大約450t/h。在A汽泵流量大于1050t/h后，A汽泵3號軸承振動幅值達78μm，A汽泵無法繼續帶高負荷，導致機組出力受限制。

汽泵流量計和鍋爐給水流量計之間主要可能泄漏點有汽動給水泵再循環、高旁減溫水、電泵出水電動門及出水旁路電動門、電泵中間抽頭、高加本體和該給水系統管道設備上的放水排空閥等。通過現場排查，高旁減溫水閥、汽泵倒暖閥、電泵出水電動門及出水旁路電動門未見內漏現象，給水系統管道設備上的放水排空閥除已確認發生內漏的閥門外，未發現新的內漏閥門，且凝坑冒水汽無明顯擴大，排除原本內漏閥門泄漏量擴大的可能。分別關閉A、B汽泵再循環調整門前電動門，給水流量無明顯變化，排除汽泵再循環泄漏量擴大。

通過對比近4個月的數據，發現機組2、3號高加正常疏水調整門開度有逐步變大的趨勢。初步可判定為2、3號高加正常疏水調整門堵塞導致通流減小或高加存在泄漏。

2 泄漏驗證

為驗證是否高加泄漏和排查高加泄漏情況，在負荷允許的情況下對高加解列，解列的原則為先汽側后水側。

驗證1號高加是否泄漏。12月上旬機組穩定在480MW負荷，準備逐步解列2號機高加汽側。在完全退出1號高加汽側且全關1號高加正常疏水調門和危疏調門后，1號高加水位基本穩定在-130mm左右。汽泵給水流量之和與鍋爐側給水流量偏差仍有450t/h，可排除1號高加泄漏（圖2）。

圖2 1號高加解列后的參數趨勢圖

驗證2號高加是否泄漏。在完全退出2號高加汽側且全關2號高加正常疏水調門和危疏調門后，2號高加水位基本穩定在-78mm左右。汽泵給水流量之和與鍋爐側給水流量偏差仍有450t/h，可排除2號高加泄漏（圖3）。

圖3 2號高加解列后的參數趨勢圖

驗證3號高加是否泄漏。在完全退出3號高加汽側，全關3號高加正常疏水調門且全開危疏調門后，3號高加水位仍快速上漲至高限值（CRT上顯示1800mm），水位高二值開關量報警發出，現場檢查高加本體水流聲明顯，翻板液位計顯示滿水。將高加進口三通閥切至旁路，關閉1號高加出水電動門后，鍋爐給水流量從1330t/h快速上升至1620t/h，上漲約300t/h左右。為保持鍋爐給水穩定，將A汽泵再循環調門開至20%，同時3號高加水位快速下降至-167mm。A、B汽泵給水流量之和與鍋爐給水流量偏差由450t/h左右降至100t/h左右。綜上判斷機組3號高加水側往汽側泄漏，泄漏量約300t/h（圖4）。

圖4 3號高加解列后的參數趨勢圖

3 高加解列后的運行調整及高加泄漏的處理

由于機組3號高加水側存在較大的泄漏量，在高加解列后缺陷徹底處理前需對運行方式進行調整。

高加退出后，由于汽輪機進汽量增大，機組的汽機總脹、低壓缸脹差及軸向位移略有上漲，加強監視主再熱蒸汽壓力、汽機軸向位移、推力瓦溫、機組各軸承振動、高中壓缸脹差、低壓缸脹差等參數，特別是在負荷變化階段，控制相關參數不超限；控制各段抽汽壓力不超過VWO工況對應抽汽壓力值，防止葉片過負荷產生斷裂，2號機負荷限高至570MW。

高加退出后鍋爐給水溫度下降約90℃，汽水分離器出口過熱度降低，主蒸汽溫度控制較難。可適當降低鍋爐中間點溫度運行，加強爐膛吹灰，防止鍋爐過熱器金屬壁溫超限；高加解列后，一段和三段抽汽逆止門前疏水氣動門、各高加連續排汽一次手動門保持關閉，運行中加強監視各段抽汽管壁上下溫度。該溫度明顯降低或偏差大于45℃時，開啟該抽汽逆止門前疏水氣動門，待溫度偏差小于30℃以內再關閉相關疏水門；高加退出后，影響機組的經濟性且凝泵出水量增大，加強監視除氧器水位及凝結水泵運行情況。

12月下旬機組停運，處理3號高加泄漏缺陷：利用壓縮空氣從3號高加就地水位計排污門處接入，汽側壓力控制在0.3MPa以上，用肥皂水對3號高加水室進行查漏，9根鋼管有不同程度的泄漏。堵漏采用面堵漏的方式，滲漏管道采用單根管道堵漏，用專用工具將有泄漏記號的管道管口管口及管板清理光潔，可見金屬光澤。加工專用堵頭，用手錘將專用堵頭打入泄漏U型管處，焊接后進行著色檢查，確定焊接合格。堵漏完成后，利用壓縮空氣和肥皂水再次進行查漏。

經驗：重要設備的缺陷檢查很重要。應制定機組檢修計劃，定期安排對高加系統進行渦流探傷，根據探傷情況進行合理封堵；在啟停機過程中應控制給水溫升速度，防止溫度變化率過大；在機組正常運行中應保證高加水位在正常值，同時控制好給水壓力波動在合理范圍內。