某厂高压加热器泄漏原因分析及防范措施

张晓庄

摘 要：简要介绍某热电厂#1、#2机组高压加热器泄漏的原因分析以及处理过程、处理情况，根据原因分析及运行工况制定相应防范措施，保证高压加热器的稳定运行。

关键词：高压加热器；泄漏；事故分析

某热电厂自投产以来，由于设计、制造、安装和运行等方面的原因，高压加热器泄漏的情况频繁发生，尤其是#1、#2机组的#3高压加热器，情况特别严重。高加故障停运次数的60%以上皆因高加系统泄漏（如下图为统计2011年全年高加故障停运次数组成），俨然高加泄漏成为影响#1、#2机组稳定运行系的重要，仅次于炉管泄漏。这既影响#1、#2机组的安全稳定运行，而且给水温度得下降，会降低整个机组的热效率，影响了#1、#2机组的经济运行。

一、#1、#2机组#1、#2、#3高压加热器概述

1）某电厂2 330MW热电联产工程燃煤空冷机组的#1、2、3高压加热器，与上海汽轮机厂有限公司生产的亚临界、一次再热、双缸（即高中压合缸）双排汽、抽汽凝汽直接空冷式汽轮机相配套。高压加热器是利用汽轮机的抽汽来加热锅炉给水，以提高机组的热效率，该机组的#1、#2、#3高压加热器采用大旁路系统，配置为2台机共6台高压加热器。

2）生产厂家为某压力容器厂生产的设备。加热器形式为U型立式加热器，加热器结构基本上是全焊接结构，采用水室球形封头，配置一个压力密封盖式人孔，由壳体、管板、管束、隔板和支撑板、防冲板等部件焊接而成。

二、#1、#2机#3高压加热器异常现象描述及检修堵漏情况

#1、#2机组#3高加自投运以来共发生10次高压加热器泄漏，#1机#1高加泄漏1次，#2机#1高加泄漏2次，具体情况（仅选取典型事件）：

1）2011年4月16日11：30 #1机#3高加汽侧水位出现异常，主要表现在#1机组#3高加至除氧器正常疏水调门开至90%，事故疏水由12%开至35%，凝结水流量由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，随后就地确认#3高加磁翻板水位计波动在400mm-500mm，波动范围与DCS相符。经试验确认，对#1机#1、#2、#3高加水侧进行注水试验（三次），关闭3台高加事故疏水阀，只有#3高加汽侧水位上升，故判断为#3高加内漏引发水位异常，需要停运#3高加对其内部进行检查。

2）2012年2月23日#1机#1高压加热器确认内漏，开始检修，拆开人孔及分水板后检查发现端口5根管束漏点，3月1日 22：00结束检修工作，恢复系统后#3高压加热器又发生内漏，3月2日9：00 开始#3高加检修工作，检查为管板管束存在漏点3月5日22：30结束#1机#3高压加热器检修，系统恢复投运正常。

三、高压加热器泄漏后对机组安全、经济、稳定运行的影响

汽轮机级后抽汽进入高压加热器的传热管束，与给水进行热交换，从而提高给水温度，是火力发电厂提高经济性的重要手段。如发生泄漏，对机组安全、经济、稳定运行的影响如下：

1）高加泄漏后，刺出的高压水柱会对周围管束造成冲击，从而导致更多的管束泄露，此时需立即隔离高加进行处理。

2）高加泄漏后，由于P水侧>P汽侧，故高加水位会快速升高，如果保护未动作，则有可能造成汽轮机水冲击事故。

3）隔离高加系统后，造成给水温度低，如继续保持机组负荷，则燃煤量、风机出力均要增加，炉膛随之过热，煤耗升高约11.8 g/kwh，机组热耗增加4.32%，厂用电率增加约0.44%。

4）隔离高加后，会增大汽轮机转子末几级叶片的蒸汽流量，造成叶片侵蚀现象。

5）高加隔离后，机组必然面临降负荷，若维持负荷，则高加所对应的抽汽电动门关闭，汽轮机抽汽量减少，整个汽轮机转子轴向推力增大。此时为了运行安全，只有降负荷运行，机组发电量减少。

四、高加泄漏的原因分析

1）制造质量存在问题。高压加热器管束材料为20#锅炉钢，管板材料为18 MnMoNB，其连接为异种钢焊接，每次高加人孔打开后，检查均为端口胀管处存在漏点，焊接质量存在问题，激烈的温度交变热应力导致焊缝产生漏点。

2）热应力过大。机组发生故障时高加解列或机组正常运行高加故障解列后，再启动时，大幅度的温升率和温降率会导致管板焊接处的热应力增大，从而焊缝裂纹，特别高加突然停运，供汽中断，同时水侧仍运行，这样加热管关闭收缩快，管口慢，焊缝就会开裂。

3）管板变形。高加P水侧>P汽侧，T水侧4）负荷变化率及升降负荷过快，对高加造成热冲击。在机组大幅度升降负荷时，相应汽轮机高压侧抽汽压力、抽汽温度迅速变化，此时给水温度随之变化需要一定的响应时间，就会造成高加U型管以及管口焊缝损坏（由于温度交变产生热应力），最为明显的是机组紧急甩负荷或高加紧急解列时，对高加造成的热冲击更大，这样U型管长期受热疲劳而容易泄漏。

5）高加在投入、停运过程操作不当。主要有：高加投运前暖管不充分，投运过程中未控制好温升率，这样汽轮机高压抽汽进入高加管束后，管束（薄）与管板（厚）之间的吸热速度不同步，以及不均匀的吸热而产生巨大的热应力，导致U型管热变形。

6）高压加热器检修补焊时，焊接质量不高。主要有：a.查漏，必须一次性将已泄露的U型管束全部找出，全部补焊完成否则仍存在漏点；b.焊接工艺执行不到位。

五、#3高加最易泄漏原因及分析

1）由于高压加热器的疏水形式是逐级自流，疏水由1#高加——2#高加——3#高加，这样会出现3#高加的疏水量最大，水位难以控制，很容易形成水位大幅度波动现象。

2）高压加热器的投运是按照低压到高压顺序投运。因此，最先投运3#高加，此时高压给水会对U型管束造成的水冲击最大，特别是管束弯管处受到的冲刷最厉害，频繁地冲刷导致管壁变薄。

六、防范措施

1）温度控制：高压加热器投运及起停时控制温升率不超过3～5℃/min，温降率控制在1.5～2.0℃/min。

2）主机运行时高加的启停：a：机组运行中投高加。为控制温升率，用给水或蒸汽进行暖管。升温时间控制为50 rain左右，温升率不大于3～5℃/min，直到逆止门开启。充分暖管后，缓慢开启进抽汽阀，控制旁路阀间歇性操作。尤为重要的是在进汽阀达到全开以前控制好温升率。b：主机运行中停运高加，需同时将进汽阀、联成阀、进水阀同时关闭。并将水侧排空阀、放水阀打开从而防止进汽阀泄漏和不使其压力升高。c：密切监控高加疏水水位和各项运行参数，应严格控制高加的水侧温度和流量，有效防止管道振动和冲刷；因为水侧的温度过低或流量过大均会影响高加的正常运行，引起管道振动和管束冲刷。

3）防止腐蚀：高加在运行中，首先通过放气门将内部空气排空，且注意给水水质，保证合格。可通过观察端差值来判定空气是否排净，如端差过大则标识高加内部的空气未排净（其他因素正常的前提），所以建议加热器不要采用逐级自导的排气管，应分别与凝汽器和除氧器连接，且采用直管布置。

七、结语

综上所述，在检修、运行过程中多方面的原因造成高压加热器泄露，所以我们在实际工作中应从控制检修工艺、规范运行操作流程等方面进行防范，同时出现问题后具体分析现场的问题所在，找出由针对性的防范措施后进行处理，并做好检修记录，预防高加频繁泄露，提高高压加热器的投运率。

参考文献：

[1]裘烈钧.大型汽輪机运行.水利电力出版社，1994.

[2]甘肃省、河南省电力局合编.汽轮机设备运行技术.中国电力出版社，1995.

[3]吴季兰.汽轮机设备及系统.中国电力出版社，2006.