電廠高壓加熱器換熱管開裂泄漏原因分析

李鍇

摘 要：隨著經濟的發(fā)展，電廠得到了快速的建設。電廠高壓加熱器換熱管在電廠的建設中發(fā)揮著重要的作用。因此，電廠高壓加熱器換熱管開裂泄漏原因分析具有重要作用。本文首先對高壓加熱器泄漏的原因進行了概述，詳細探討了高加換熱管泄漏的解決方案，旨在促進電廠是的快速發(fā)展。

關鍵詞：高壓給水加熱器；換熱管；泄漏

高壓給水加熱器作為火力發(fā)電機組回熱系統(tǒng)中的關鍵設備之一，能否安全運行直接關系到機組的安全性和經濟性。目前國內大型火力發(fā)電機組回熱系統(tǒng)中的高壓加熱器使用的大多是傳統(tǒng)形式的U形管式高壓加熱器。隨著國內電力工業(yè)的發(fā)展，高參數、大容量機組的數量也在不斷增加，使得高加的運行參數隨之升高，致使高壓加熱器的故障率不斷上升。

1 高壓加熱器泄漏對機組的影響及原因分析

隨著機組容量的增大、設計參數的不斷提高，致使傳統(tǒng)U形管式高壓加熱器中的水室半球形封頭、管板等鍛件的厚度不斷增加，換熱管與管板的聯(lián)接等的熱疲勞開裂風險越來越大。經對部分電廠高壓加熱器的運行調研，高加換熱管的泄漏原因主要集中在溫度變化速率過快，水位控制不合理，還有泄漏后堵管質量不高等方面。

高壓加熱器泄漏后，會導致泄漏管周圍管束受高壓給水沖擊而泄漏事故的造成，這種管束增多的不利境況將會導致泄漏事件的更加嚴重；泄漏事件在發(fā)生以后，通常致使水側壓力要遠遠高于汽側方面的壓力，一旦水位急劇升高，而水位保護再未有所動作，蒸汽帶水將返回到蒸汽管道，甚至進入中壓缸，就會導致汽輪機技術系統(tǒng)內的水沖擊事故的不請自來。泄漏后會造成加熱器的徹底停運，乃至系統(tǒng)的完全癱瘓與不能工作。既然高壓加熱器泄漏會產生這么多影響，出現(xiàn)泄漏的原因是什么呢？主要有以下六個方面：

1.1高壓加熱器啟停時沖擊過大

由于高壓加熱器啟停時過大的熱沖擊有的機組由于高壓加熱器不能隨機啟動，每次在啟動過程中，較大的熱沖擊，溢水室加熱器分區(qū)。規(guī)定的條例要求高壓加熱器入口應該間歇蒸汽電動門開關，電動門和實際操作過程沒有這個函數，和解列在高壓加熱投入運營，電動門開關是在短時間內完成。經常因為單位啟動和停止時間和溫度梯度超過規(guī)定的值，結果使高壓加熱器內部管子及管板溫度急劇變化，從而產生一定的交變熱應力，在這種應力的作用下，管子受到沖擊損傷破壞

1.2高壓加熱器至除氧器的疏水壓力降低

高壓加熱器至除氧器的疏水108毫米管，在正常運行時疏水流量較大，處于飽和狀態(tài)的高壓疏水流經自動調整門后，減壓，疏水迅速汽化擴容性，擴張和快速蒸發(fā)體積增加，形成汽水兩相流管道內介質流動阻力飄升，汽水沖擊現(xiàn)象，同時引起管道振動，除氧器的控制閥這段管道后，兩相流介質的過程越長效果會產生管道振動、排水管管道阻力增加，引起管接頭開裂引起的振動、泄漏，這是造成高壓疏水管泄漏的主要原因之一。

1.3高加熱器危急疏水調節(jié)門不嚴

為了提高安全可靠性、高壓加熱器安裝應急排水系統(tǒng)，但由于國內疏水閥質量不過關，造成泄漏，不能保持一個疏水的水，蘇打水清洗振動管的很長一段時間由于過熱和管板

1.4沖刷侵蝕

主要原因是蒸汽帶水，主要出現(xiàn)在過熱蒸汽冷卻段及其出口處和疏水冷卻段入口。其一，高負荷跳機的條件容易發(fā)生疏水閃蒸，沖刷管子：其二，當高加內某根管子發(fā)生泄漏時，高壓給水從泄漏處進入汽側，沖刷管賠。

1.5管束自振

管殼式加熱器普遍存在這種問題。其原因是：加熱器殼側流體流動會產生擾動力，由于管束具有一定彈性，在此擾動力的作用下就會產生振動。當振動頻率與管束的自有頻率一致時，就會產生共振，振幅大大增加，造成管束的破壞。損壞的形式：管束與管板連接處斷裂：管束在管板的孔中與金屬賠發(fā)生摩擦而損壞，振幅大時，相鄰的管束之間會相互摩擦損壞。

1.6管束腐蝕

影響管束腐蝕的主要因素是給水品質。給水溶氧量和pH值超標會嚴重腐蝕高加管束。同時機組停運后要對高加進行必要的防腐工作，其內部殘留的水分和氣體均對管束產生腐蝕。

2 高加換熱管泄漏的解決方案

高壓給水加熱器的是火力發(fā)電廠回熱系統(tǒng)中的重要設備之一，其安全、經濟的運行除了設備本身的因素之外，也有賴于其它設備（比如除氧器、凝汽器等）、熱工控制以及啟停與運行維護等各個方面的合作配合。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)疏漏或者誤操作，都有可能對高壓加熱器設備產生不利的影響。

2.1若為管端焊縫泄漏，應用直徑合適的階梯鉆頭鉆削掉原焊接接頭及漏點缺陷然后烘干管口，清除水漬、油污、銹斑等影響焊接質量的污垢，露出金屬光澤后用手工氬弧焊或焊條電弧焊焊妥管口處焊接接頭。

2.2檢修措施

正常停運情況下，在設備解列后，無論在殼側與管側均應充滿含有一定濃度的防腐液（鈍化水）的水12小時以上，在生成防銹膜層后將水排除，以防止高壓加熱器腐蝕。在停機檢修中和投運高壓加熱器之前，對全部保護裝置進行試驗，定期檢查并試驗疏水調節(jié)閥、給水自動旁路裝置、危急疏水和抽汽逆止閥、進汽閥的聯(lián)鎖裝置等。保證運行中所有保護裝置能夠正常動作，防止由于保護裝置失靈或者調節(jié)信號滯后等原因引起的管子泄漏。沖洗水位計和平衡容器等液位測量管路，確保測量水位的管路不發(fā)生堵塞，防止因虛假水位影響換熱管是否泄漏判斷。對連續(xù)運行排氣管進行定期檢查，確保排氣管路暢通，以免空氣積聚在換熱管外表面影響高壓加熱器的傳熱效果并引起管子腐蝕。

2.3換熱管檢漏

確定發(fā)生泄漏的管子后，應進一步確定是管端泄漏還是管子本身泄漏，如果是管子本身發(fā)生泄漏，應采取措施確定管子泄漏的具體位置，以便于分析泄漏原因，避免管子再次發(fā)生泄漏。對已發(fā)生泄漏的管子，應采取堵管處理，并對與其鄰近的管子進行保護性堵管。堵管程序嚴格按照相關堵管工藝進行操作，防止由于堵管不當導致的二次泄漏。將已堵管子標記在管板布孔圖上，留待后續(xù)泄漏原因分析時使用。高壓加熱器泄漏后冷卻，應采用空氣進行冷卻，不宜采用注水的方式（包括管側注水及殼側注水）。

2.4沖刷侵蝕的解決方案

嚴格控制機組負荷升降率，避免低水位和無水位運行，提高疏水調節(jié)閥的靈敏度，同時減少高加啟停次數。

2.5管子振動的解決方案

保證疏水水位調解正常準確，控制高加水位和疏水端差在正常范圍：嚴格控制機組負荷及給水溫度，杜絕高加抽汽量過大。

2.6管束腐蝕的解決方案

應嚴格控制給水品質，重點是含氧量（毛7 u g/L）和pH值（在8. 8一9. 5，防止管束腐蝕；停運時要保證放凈疏水，做好防腐工作。

2.7給水流量超限、水流速度大對管賠沖蝕嚴重的解決方案

提高運行人員操作水平及責任心，杜絕給水超壓，超流；同時，要科學運作，節(jié)約成本，防止堵管數量超標。

3 電廠高壓加熱器換熱管開裂泄漏預防措施

3.1改進調節(jié)閥

因為泄漏自動調節(jié)閥節(jié)流壓降和蒸發(fā)速率增加，體積膨脹，造成后速度增加，為了使得高速兩相在流體沖刷的監(jiān)管力度有所降低，就離不開大幅度與高級別地使用口徑管道，這樣才能實現(xiàn)汽水兩相流速的降低與減少。此外工作人員在調節(jié)閥的改善中還需要做到這樣一點：安裝其設備的過程中需要盡可能的接近除氧器，這樣才能杜絕或緩解汽水兩相流動的過程，確保工作的順利完成。此外還要在疏水管的膨脹死點的設置上需要引起高度的重視，力求實現(xiàn)管道振動頻率的緩解，同時也能促進高水位監(jiān)測力度的加強，雙向保證高壓無水的有效運行

3.2加熱器的傳熱端差需要力求達到最佳值

這主要是源于加熱器的技術自身存在著壓差較小與疏水量很大的互為矛盾的特點因素，所以在抽氣量的技術活動完善以后，就會讓加熱器本身的高壓基調產生不良變化，甚至是加熱功能的徹底失效，直接的影響便著重體現(xiàn)為疏水門的狹隘甚至直接關閉，水位上升引發(fā)的引水不暢的現(xiàn)象便不請自來?；谶@種理論認識，提醒工作人員與技術員最大的作為就是要隨時注意監(jiān)督檢查過程中態(tài)度更加認真的需要，通過頻繁的打開陷阱實現(xiàn)水位最大幅度的減小，進而讓水位達到正常化、標準化。如果排水水位過低導致增加，應及時現(xiàn)場水位調整，最少要早5.6℃以上，8℃以下，方可保障這個環(huán)節(jié)的結束。這是技術工作中的重要部分。因為加熱器集聚了不凝結氣體就會為傳熱功能帶來很大的負面影響，端差也會隨著提高與上升，同時還要做到及時出臺具體相應的措施。此外還需要真做到的是，加強并改進加熱器的組裝與焊接技術，在檢修焊接工藝質量提高的基礎上，輔之以安全堵漏的有效方略，進而全部堵住泄漏管道相鄰緊密的管子。

3.3加強加熱器在日常工作中檢查維護函待加強的需要

這項工作的技術強度不高，但需要非常認真與務實的精神。首先需要確保正常水位的長期維系，在最大變化量不超過增減上下不超出五十毫米的前提下，實現(xiàn)低水位與高水位在轉換過程中的正?；?，并需要員工經常檢查與監(jiān)測。其次在加熱器的工作流程當中，隨時對給水的進出口溫度和設備端差的觀察與檢驗也是必不可少的工作環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)偏差的現(xiàn)象，就要在抽氣方面做好修補工作，使水位馬上恢復正常。此外技術員還要定期在遠傳水位與就地水位的差值上進行精密的計算與審核，同時檢查調節(jié)閥的開度以及動作現(xiàn)狀的實施效果，做到加熱器泄漏現(xiàn)象與事故在最大限度上的杜絕。

3.4注意減少加熱器在啟停時刻的熱沖擊和熱應力

在加熱器的投運過程中，工作人員應當把握投運的正確順序，先進行水側的投運，然后在實現(xiàn)氣側的投運。這個復雜的過程還需要禁止升速率過快的現(xiàn)象以免造成對工作的負面影響。所以在開啟進汽的時候，手動門的速度要力求緩慢，溫度的控制指數也要維持在每分鐘1.5-2℃左右，才能在根本上完全防止加熱器的泄漏。

4 結束語

綜上所述，電廠高壓加熱器換熱管開裂泄漏原因分析對電廠的發(fā)展具有重要的作用。因此，必須進一步提高和完善高加換熱管泄漏的解決方案，只有這樣才能徹底解決了高加頻繁泄漏的問題，降低了勞動強度，減少了檢修的頻次，提高了機組的安全穩(wěn)定運行，最終促進電廠的發(fā)展。

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