蛇形管高壓加熱器發(fā)展趨勢及技術(shù)介紹

張海明，王振海（東管重工（沈陽）有限公司，遼寧沈陽 110141）

蛇形管高壓加熱器發(fā)展趨勢及技術(shù)介紹

張海明，王振海
（東管重工（沈陽）有限公司，遼寧沈陽 110141）

主要介紹蛇形管高壓加熱器在我國發(fā)展的意義及前景，分析了制造難點(diǎn)，指出發(fā)展蛇形管高壓加熱器具有重大意義。關(guān)鍵詞：蛇形管；集箱；三段；自密封

1　前言

2007年7月5日，我國首臺(tái)國產(chǎn)百萬千瓦發(fā)電機(jī)組—華電國際山東鄒縣發(fā)電廠8號(hào)機(jī)組，順利通過168h滿負(fù)荷試運(yùn)行，正式投產(chǎn)發(fā)電，標(biāo)志著我國的火電機(jī)組單臺(tái)裝機(jī)容量達(dá)到了國際先進(jìn)水平，國內(nèi)首臺(tái)百萬機(jī)組的高壓加熱器采用U型管高壓加熱器，是由國內(nèi)自主設(shè)計(jì)及制造的。

相對(duì)于U形管高壓加熱器厚重的管板和球形封頭而言，蛇形管高壓加熱器獨(dú)特的連接手段則避免了熱應(yīng)力過于集中的問題。蛇形管高壓加熱器采用在母管上開孔來代替U形管高壓加熱器上傳統(tǒng)的管板設(shè)計(jì)，母管壁厚只相當(dāng)于相同條件下管板厚度的15%，因此，蛇形換熱管布置比U形換熱管布置更適合大容量機(jī)組的單列式高壓加熱器。目前最大容量蛇形管高壓加熱器的訂貨業(yè)績是德國NEURATH電廠（計(jì)劃2009年投運(yùn)），其機(jī)組容量為1 100MW，其單臺(tái)高壓加熱器重量230t，換熱面積4 087m2，殼側(cè)設(shè)計(jì)溫度435℃，管側(cè)設(shè)計(jì)壓力38MPa，給水流量797kg/s。

綜合我國近年來經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的發(fā)展來看，蛇形管高壓加熱器有取代現(xiàn)有的U形管高壓加熱器和盤管式高壓加熱器的趨勢。

2　蛇形管集箱式高壓加熱器技術(shù)介紹（見圖1）

圖1　蛇形管集箱式高壓加熱器技術(shù)示意圖

2.1蛇形管集箱式高壓加熱器有以下技術(shù)特點(diǎn)

（1）布置形式為單列、蛇形管集箱式、四流程、外殼為整體焊接結(jié)構(gòu)。

（2）給水進(jìn)出水室為集箱結(jié)構(gòu)，蛇形管束通過集箱上的管座與集箱連接，在相同的壓力和溫度作用下，集箱的壁厚比管板薄得多，而且溫度均勻，集箱出水（或進(jìn)水）端直接通過套管與外殼焊接，另一端設(shè)有“自密封”裝置，以備檢查維修用。

（3）殼側(cè)傳熱面由過熱段，凝結(jié)段、疏冷段三段布置。過熱段內(nèi)，蒸汽在折流圈的引導(dǎo)下，沿著管子作二流線流動(dòng)與管內(nèi)給水作對(duì)流傳熱，蒸汽出該段時(shí)，尚有20℃左右的過熱度，防止對(duì)換熱管的沖蝕。

（4）過熱蒸汽冷卻段內(nèi)的管子材料為15CrMo，高溫性能較好，且壁厚較厚，故受熱沖擊影響要小些。蛇形管高壓加熱器疏水冷卻段為部分流量浸沒式結(jié)構(gòu)，疏水浸沒整個(gè)段，變負(fù)荷工況下，疏水波動(dòng)時(shí)其影響也較少。

2.2蛇形管集箱式高壓加熱器優(yōu)點(diǎn)

（1）蛇形管集箱式高壓加熱器將傳統(tǒng)的管板式高壓加熱器的管板代之以給水進(jìn)口集箱和給水出口集箱，如圖1所示。兩個(gè)集箱之間用蛇型換熱管相連。蛇型換熱管與集箱管座采用對(duì)接，采用該種方式，進(jìn)入集箱的給水對(duì)蛇型換熱管不產(chǎn)生直接沖蝕，有效地回避了高壓加熱器給水進(jìn)口端的管板與換熱管的焊縫及換熱管內(nèi)壁的沖蝕破壞造成的腐蝕。

（2）蛇形管集箱式高壓加熱器的蒸汽進(jìn)口區(qū)空間較大，蒸汽流速得以較大程度降低，蒸汽的沖擊力變小，有效地保護(hù)了換熱管表面蒸汽滯流內(nèi)層，使得換熱管材表面壁溫不會(huì)超過換熱管材的蠕變溫度，可有效地避免爆管。

（3）蛇形管高壓加熱器沒有大型管板和厚球殼蛇形管高壓加熱器主要大型鍛件是進(jìn)出口集箱，如果有大口徑厚壁管，可以不采用鍛件。同時(shí)還可以省去大量的管板深孔加工，機(jī)械切削加工和大厚度深坡口焊接工作。蛇形管高壓加熱器的集箱結(jié)構(gòu)不采用厚壁球殼，相對(duì)于U形管高壓加熱器的厚管板、后壁球殼板，蛇形管高壓加熱器要更節(jié)約鍛件和厚壁板，從根本上更大量的節(jié)約鋼材。

通過上述對(duì)超臨界大型發(fā)電機(jī)組的U型管管板式高壓加熱器事故率較高原因的分析和集箱式高壓加熱器簡介，我們認(rèn)為600MW級(jí)及以上超臨界大型發(fā)電機(jī)組的高壓加熱器應(yīng)選用可靠性較高的集箱式高壓加熱器。

3　蛇形管加熱器推廣

生產(chǎn)、制造蛇形管高壓加熱器的前提條件是設(shè)計(jì)和技術(shù)推廣。只有把設(shè)計(jì)先進(jìn)性和降低經(jīng)濟(jì)成本的必要性推廣出去，蛇形管高壓加熱器才有其市場，讓更多的用戶認(rèn)可此產(chǎn)品，我們?nèi)孕枧Α?/p>

[1] 凌峰.蛇形管式高壓加熱器在大型火電機(jī)組中的應(yīng)用[J].電站輔機(jī)，2014，（03）.

[2] 胡名禮，陳光，姚孟.電廠300MW機(jī)組進(jìn)口高壓加熱器與引進(jìn)技術(shù)國產(chǎn)高壓加熱器特點(diǎn)比較與分析[J].電站輔機(jī)，1999，（04）.

High Pressure Heater Coils Trends and Technical Presentations

Zhang Hai-ming，Wang Zhen-hai

In view of the high pressure heater coil in the analysis of the significance and prospect of development，and manufacturing difficulty，pointed out that the development of our company coil high pressure heater is of great significance

coils；headers；three sections；self-sealing

TM621

A

1003-6490（2016）03-0069-01

2016-02-10

張海明（1981—），男，吉林長嶺人，工程師，主要從事壓力容器、鍋爐的新產(chǎn)品研發(fā)工作。