某廠高壓加熱器泄漏原因分析及防范措施

張曉莊

摘 要：簡(jiǎn)要介紹某熱電廠#1、#2機(jī)組高壓加熱器泄漏的原因分析以及處理過(guò)程、處理情況，根據(jù)原因分析及運(yùn)行工況制定相應(yīng)防范措施，保證高壓加熱器的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：高壓加熱器；泄漏；事故分析

某熱電廠自投產(chǎn)以來(lái)，由于設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行等方面的原因，高壓加熱器泄漏的情況頻繁發(fā)生，尤其是#1、#2機(jī)組的#3高壓加熱器，情況特別嚴(yán)重。高加故障停運(yùn)次數(shù)的60%以上皆因高加系統(tǒng)泄漏（如下圖為統(tǒng)計(jì)2011年全年高加故障停運(yùn)次數(shù)組成），儼然高加泄漏成為影響#1、#2機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行系的重要，僅次于爐管泄漏。這既影響#1、#2機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且給水溫度得下降，會(huì)降低整個(gè)機(jī)組的熱效率，影響了#1、#2機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

一、#1、#2機(jī)組#1、#2、#3高壓加熱器概述

1）某電廠2 330MW熱電聯(lián)產(chǎn)工程燃煤空冷機(jī)組的#1、2、3高壓加熱器，與上海汽輪機(jī)廠有限公司生產(chǎn)的亞臨界、一次再熱、雙缸（即高中壓合缸）雙排汽、抽汽凝汽直接空冷式汽輪機(jī)相配套。高壓加熱器是利用汽輪機(jī)的抽汽來(lái)加熱鍋爐給水，以提高機(jī)組的熱效率，該機(jī)組的#1、#2、#3高壓加熱器采用大旁路系統(tǒng)，配置為2臺(tái)機(jī)共6臺(tái)高壓加熱器。

2）生產(chǎn)廠家為某壓力容器廠生產(chǎn)的設(shè)備。加熱器形式為U型立式加熱器，加熱器結(jié)構(gòu)基本上是全焊接結(jié)構(gòu)，采用水室球形封頭，配置一個(gè)壓力密封蓋式人孔，由殼體、管板、管束、隔板和支撐板、防沖板等部件焊接而成。

二、#1、#2機(jī)#3高壓加熱器異?，F(xiàn)象描述及檢修堵漏情況

#1、#2機(jī)組#3高加自投運(yùn)以來(lái)共發(fā)生10次高壓加熱器泄漏，#1機(jī)#1高加泄漏1次，#2機(jī)#1高加泄漏2次，具體情況（僅選取典型事件）：

1）2011年4月16日11：30 #1機(jī)#3高加汽側(cè)水位出現(xiàn)異常，主要表現(xiàn)在#1機(jī)組#3高加至除氧器正常疏水調(diào)門(mén)開(kāi)至90%，事故疏水由12%開(kāi)至35%，凝結(jié)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，隨后就地確認(rèn)#3高加磁翻板水位計(jì)波動(dòng)在400mm-500mm，波動(dòng)范圍與DCS相符。經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)，對(duì)#1機(jī)#1、#2、#3高加水側(cè)進(jìn)行注水試驗(yàn)（三次），關(guān)閉3臺(tái)高加事故疏水閥，只有#3高加汽側(cè)水位上升，故判斷為#3高加內(nèi)漏引發(fā)水位異常，需要停運(yùn)#3高加對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行檢查。

2）2012年2月23日#1機(jī)#1高壓加熱器確認(rèn)內(nèi)漏，開(kāi)始檢修，拆開(kāi)人孔及分水板后檢查發(fā)現(xiàn)端口5根管束漏點(diǎn)，3月1日 22：00結(jié)束檢修工作，恢復(fù)系統(tǒng)后#3高壓加熱器又發(fā)生內(nèi)漏，3月2日9：00 開(kāi)始#3高加檢修工作，檢查為管板管束存在漏點(diǎn)3月5日22：30結(jié)束#1機(jī)#3高壓加熱器檢修，系統(tǒng)恢復(fù)投運(yùn)正常。

三、高壓加熱器泄漏后對(duì)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的影響

汽輪機(jī)級(jí)后抽汽進(jìn)入高壓加熱器的傳熱管束，與給水進(jìn)行熱交換，從而提高給水溫度，是火力發(fā)電廠提高經(jīng)濟(jì)性的重要手段。如發(fā)生泄漏，對(duì)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的影響如下：

1）高加泄漏后，刺出的高壓水柱會(huì)對(duì)周?chē)苁斐蓻_擊，從而導(dǎo)致更多的管束泄露，此時(shí)需立即隔離高加進(jìn)行處理。

2）高加泄漏后，由于P水側(cè)>P汽側(cè)，故高加水位會(huì)快速升高，如果保護(hù)未動(dòng)作，則有可能造成汽輪機(jī)水沖擊事故。

3）隔離高加系統(tǒng)后，造成給水溫度低，如繼續(xù)保持機(jī)組負(fù)荷，則燃煤量、風(fēng)機(jī)出力均要增加，爐膛隨之過(guò)熱，煤耗升高約11.8 g/kwh，機(jī)組熱耗增加4.32%，廠用電率增加約0.44%。

4）隔離高加后，會(huì)增大汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子末幾級(jí)葉片的蒸汽流量，造成葉片侵蝕現(xiàn)象。

5）高加隔離后，機(jī)組必然面臨降負(fù)荷，若維持負(fù)荷，則高加所對(duì)應(yīng)的抽汽電動(dòng)門(mén)關(guān)閉，汽輪機(jī)抽汽量減少，整個(gè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸向推力增大。此時(shí)為了運(yùn)行安全，只有降負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組發(fā)電量減少。

四、高加泄漏的原因分析

1）制造質(zhì)量存在問(wèn)題。高壓加熱器管束材料為20#鍋爐鋼，管板材料為18 MnMoNB，其連接為異種鋼焊接，每次高加人孔打開(kāi)后，檢查均為端口脹管處存在漏點(diǎn)，焊接質(zhì)量存在問(wèn)題，激烈的溫度交變熱應(yīng)力導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生漏點(diǎn)。

2）熱應(yīng)力過(guò)大。機(jī)組發(fā)生故障時(shí)高加解列或機(jī)組正常運(yùn)行高加故障解列后，再啟動(dòng)時(shí)，大幅度的溫升率和溫降率會(huì)導(dǎo)致管板焊接處的熱應(yīng)力增大，從而焊縫裂紋，特別高加突然停運(yùn)，供汽中斷，同時(shí)水側(cè)仍運(yùn)行，這樣加熱管關(guān)閉收縮快，管口慢，焊縫就會(huì)開(kāi)裂。

3）管板變形。高加P水側(cè)>P汽側(cè)，T水側(cè)4）負(fù)荷變化率及升降負(fù)荷過(guò)快，對(duì)高加造成熱沖擊。在機(jī)組大幅度升降負(fù)荷時(shí)，相應(yīng)汽輪機(jī)高壓側(cè)抽汽壓力、抽汽溫度迅速變化，此時(shí)給水溫度隨之變化需要一定的響應(yīng)時(shí)間，就會(huì)造成高加U型管以及管口焊縫損壞（由于溫度交變產(chǎn)生熱應(yīng)力），最為明顯的是機(jī)組緊急甩負(fù)荷或高加緊急解列時(shí)，對(duì)高加造成的熱沖擊更大，這樣U型管長(zhǎng)期受熱疲勞而容易泄漏。

5）高加在投入、停運(yùn)過(guò)程操作不當(dāng)。主要有：高加投運(yùn)前暖管不充分，投運(yùn)過(guò)程中未控制好溫升率，這樣汽輪機(jī)高壓抽汽進(jìn)入高加管束后，管束（薄）與管板（厚）之間的吸熱速度不同步，以及不均勻的吸熱而產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致U型管熱變形。

6）高壓加熱器檢修補(bǔ)焊時(shí)，焊接質(zhì)量不高。主要有：a.查漏，必須一次性將已泄露的U型管束全部找出，全部補(bǔ)焊完成否則仍存在漏點(diǎn)；b.焊接工藝執(zhí)行不到位。

五、#3高加最易泄漏原因及分析

1）由于高壓加熱器的疏水形式是逐級(jí)自流，疏水由1#高加——2#高加——3#高加，這樣會(huì)出現(xiàn)3#高加的疏水量最大，水位難以控制，很容易形成水位大幅度波動(dòng)現(xiàn)象。

2）高壓加熱器的投運(yùn)是按照低壓到高壓順序投運(yùn)。因此，最先投運(yùn)3#高加，此時(shí)高壓給水會(huì)對(duì)U型管束造成的水沖擊最大，特別是管束彎管處受到的沖刷最厲害，頻繁地沖刷導(dǎo)致管壁變薄。

六、防范措施

1）溫度控制：高壓加熱器投運(yùn)及起停時(shí)控制溫升率不超過(guò)3～5℃/min，溫降率控制在1.5～2.0℃/min。

2）主機(jī)運(yùn)行時(shí)高加的啟停：a：機(jī)組運(yùn)行中投高加。為控制溫升率，用給水或蒸汽進(jìn)行暖管。升溫時(shí)間控制為50 rain左右，溫升率不大于3～5℃/min，直到逆止門(mén)開(kāi)啟。充分暖管后，緩慢開(kāi)啟進(jìn)抽汽閥，控制旁路閥間歇性操作。尤為重要的是在進(jìn)汽閥達(dá)到全開(kāi)以前控制好溫升率。b：主機(jī)運(yùn)行中停運(yùn)高加，需同時(shí)將進(jìn)汽閥、聯(lián)成閥、進(jìn)水閥同時(shí)關(guān)閉。并將水側(cè)排空閥、放水閥打開(kāi)從而防止進(jìn)汽閥泄漏和不使其壓力升高。c：密切監(jiān)控高加疏水水位和各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，應(yīng)嚴(yán)格控制高加的水側(cè)溫度和流量，有效防止管道振動(dòng)和沖刷；因?yàn)樗畟?cè)的溫度過(guò)低或流量過(guò)大均會(huì)影響高加的正常運(yùn)行，引起管道振動(dòng)和管束沖刷。

3）防止腐蝕：高加在運(yùn)行中，首先通過(guò)放氣門(mén)將內(nèi)部空氣排空，且注意給水水質(zhì)，保證合格。可通過(guò)觀察端差值來(lái)判定空氣是否排凈，如端差過(guò)大則標(biāo)識(shí)高加內(nèi)部的空氣未排凈（其他因素正常的前提），所以建議加熱器不要采用逐級(jí)自導(dǎo)的排氣管，應(yīng)分別與凝汽器和除氧器連接，且采用直管布置。

七、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在檢修、運(yùn)行過(guò)程中多方面的原因造成高壓加熱器泄露，所以我們?cè)趯?shí)際工作中應(yīng)從控制檢修工藝、規(guī)范運(yùn)行操作流程等方面進(jìn)行防范，同時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題后具體分析現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題所在，找出由針對(duì)性的防范措施后進(jìn)行處理，并做好檢修記錄，預(yù)防高加頻繁泄露，提高高壓加熱器的投運(yùn)率。

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