330MW機(jī)組高壓加熱器泄漏原因分析及對策

施志敏

（浙江浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 溫州 365602）

浙能溫州發(fā)電三期330MW汽輪發(fā)電機(jī)組采用的高壓加熱器是杭州鍋爐廠生產(chǎn)的單列臥式表面加熱器。高壓加熱器帶有內(nèi)置式蒸汽冷卻段和疏水冷卻段，蒸汽冷卻段利用汽輪機(jī)抽汽的過熱段來提高給水溫度，使給水溫度接近或略高于該加熱器壓力下的飽和溫度。凝結(jié)段是利用蒸汽凝結(jié)的潛熱加熱給水，疏水冷卻段是把離開凝結(jié)段的疏水熱量傳給加熱器的給水，從而使疏水溫度降到飽和溫度下。我廠三期#6機(jī)組3#自投產(chǎn)以來，高壓加熱器泄漏頻繁，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。本文對高加泄漏的原因進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的運(yùn)行對策。

1 泄漏情況及對機(jī)組的影響

溫州電廠6#機(jī)組2017年6月28日、2017年7月20日、2017年11月3日、2017年12月2日、2018年8月20日3#高壓加熱器泄漏撤出，每次高壓加熱器撤出時(shí)均需要負(fù)荷先降至250MW以下。

現(xiàn)代電站用的汽輪機(jī)都是具有回?zé)岢槠钠啓C(jī)，回?zé)岢槠c加熱器組成回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)，回?zé)峒訜崾侵钙啓C(jī)中抽出部分蒸汽引入回?zé)峒訜崞髦袑﹀仩t給水進(jìn)行逐級加熱的過程。一方面使汽輪機(jī)排汽量減少，汽輪機(jī)冷源損失減低；另一方面提高了鍋爐給水溫度，使工質(zhì)在爐內(nèi)的平均吸熱溫度提高，降低了傳熱溫差，相應(yīng)的減少了汽輪機(jī)的熱耗量，提高了汽輪機(jī)循環(huán)熱效率。由于水側(cè)工作壓力22.6MPa遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽側(cè)工作壓力1.7MPa，當(dāng)傳熱管束發(fā)生泄漏時(shí)水側(cè)高壓給水進(jìn)入汽側(cè)，造成高加水位上升，傳熱效果下降，對機(jī)組影響如下。

（1）高加泄漏后由于高壓給水的沖擊使泄漏管束周圍的管束受到?jīng)_刷而發(fā)生更多管束泄漏。（2）高加泄漏后，由于大量給水進(jìn)入汽側(cè)使高加汽側(cè)水位大幅度上升，若高加液位保護(hù)未動作，水位將滿至抽汽口進(jìn)入汽輪機(jī)甚至?xí)斐善啓C(jī)水沖擊事故。（3）高加解列后，由于回?zé)岢槠募訜嵝Ч?，給水溫度大幅度降低由原來的282.1℃降低至170℃左右。在相同負(fù)荷下，進(jìn)入爐內(nèi)的給水溫度下降后，為了保證蒸發(fā)量使制粉系統(tǒng)出力增加，伴隨著風(fēng)煙系統(tǒng)出力也增加了，使?fàn)t膛熱負(fù)荷增加，主再熱汽溫上升減溫水耗量明顯上升。對機(jī)組熱耗的增加4.367%，對發(fā)電煤耗的影響12.516g/kWh。（4）高加停運(yùn)后，由于本來需要回?zé)岢槠訜峤o水的部分蒸汽直接進(jìn)入后面幾級汽輪機(jī)繼續(xù)做功，使機(jī)組帶負(fù)荷能力上升，且末幾級蒸汽流量的增大加劇了汽輪機(jī)末級葉片的侵蝕。（5）在高壓加熱器停運(yùn)后，在調(diào)節(jié)級壓力不變的情況下，汽輪機(jī)各個(gè)監(jiān)視段壓力也會升高，使汽輪機(jī)組的軸向作用力發(fā)生變化，所以需要加強(qiáng)監(jiān)視機(jī)組軸系的運(yùn)行參數(shù)，保證機(jī)組安全運(yùn)行。（6）由于高加泄漏開展檢修工作需要將高加泄壓降溫，且降溫過程與處理過程一般需要48小時(shí)，根據(jù)電廠技術(shù)監(jiān)督要求，高壓加熱器投入率不得小于98%。（7）隨著給水溫度的減低，使得鍋爐省煤器出口煙溫降低較多，使得鍋爐脫銷裝置SCR進(jìn)口煙溫下降導(dǎo)致可能退出機(jī)組脫銷裝置運(yùn)行，影響環(huán)保指標(biāo)的達(dá)標(biāo)率。

2 泄漏的現(xiàn)象及對其他輔機(jī)的影響

（1）高加水位高信號報(bào)警，高加下端差增大，2018年8月20日3#高壓加熱器泄漏時(shí)下端差在水位調(diào)整平穩(wěn)后增加至26～28℃，正常運(yùn)行時(shí)高壓加熱器端差在5～8℃范圍。（2）2018年8月20日3#高壓加熱器泄漏時(shí)高加正常疏水調(diào)節(jié)閥開至全90%，且水位仍有上升趨勢，開啟事故疏水閥至40%參與調(diào)節(jié)，3#高加水位才趨于穩(wěn)定。（3）高加水位保護(hù)動作使本級加熱器事故疏水閥自動開啟，上一級加熱器正常疏水自動關(guān)閉。（4）當(dāng)3#高加泄漏導(dǎo)致正常疏水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，事故疏水調(diào)節(jié)閥開啟后，會影響除氧器的液位自動調(diào)節(jié)，引起凝結(jié)水流量大幅度上升，低加抽汽量上升，除氧器抽汽量上升，除氧器可能運(yùn)行振動增大。四級抽壓力下降，影響汽動給水泵組的正常運(yùn)行。（5）高加泄漏導(dǎo)致給水流量產(chǎn)生波動，視泄漏量大小變化。且主汽流量與再熱器減溫水之和與給泵組流量產(chǎn)生明顯偏差，因此給水泵組的流量上升。高加泄漏后加熱器出口給水溫度降低。

3 泄漏的主要原因分析

（1）運(yùn)行中高加端差監(jiān)視不到位，由于運(yùn)行監(jiān)盤時(shí)加熱器端差須操作人員自己進(jìn)行計(jì)算，對于在水位穩(wěn)定時(shí)須對高加疏水溫度與高加進(jìn)口給水溫度計(jì)算，以及各個(gè)負(fù)荷段各個(gè)高加正常疏水調(diào)節(jié)閥開度加強(qiáng)關(guān)注?？梢栽谛孤┏跗诨蛩徊▌哟髸r(shí)及時(shí)處理。（2）高加沒有保持正常的水位運(yùn)行，由于汽和水在水位計(jì)連通管上部汽側(cè)和下部水側(cè)流速不同，造成液面上壓力不同使得水位計(jì)的指示值比高加真是水位偏高。因?yàn)檎Ｋ粯?biāo)定不正確，導(dǎo)致高加長期處于偏低水位運(yùn)行，使疏水冷卻段疏水口水封失效。高加的溫度與壓力的變化，使汽水介質(zhì)兩相流速增加，引起端差和疏水流量增加。對管束沖蝕產(chǎn)生水沖擊出現(xiàn)振動。管束金屬材料疲勞，造成高加管束損壞。（3）給水品質(zhì)不合格，給水溶氧超標(biāo)而對高加疏水管束腐蝕，管板與管束間脹口松弛而導(dǎo)致泄漏。（4）負(fù)荷變化率大，由于機(jī)組其他設(shè)備的故障異常導(dǎo)致負(fù)荷驟降引起抽汽壓力與溫度的變化，使高加疏水管束與管板受到劇烈的溫度交變熱應(yīng)力，給高加帶來較大的熱沖擊。（5）高加的投入與撤出時(shí)操作不當(dāng)，投運(yùn)與撤出對溫度變化率的控制不嚴(yán)格。并且在機(jī)組長期停運(yùn)過程中的保養(yǎng)措施執(zhí)行不到位，并未采用充氮的方式對高加進(jìn)行保養(yǎng)。

4 高加泄漏頻繁的分析

（1）從高加的技術(shù)規(guī)范表1可以看出，3#高加的工作狀態(tài)汽側(cè)與水側(cè)溫差與壓力差都很大，容易出現(xiàn)管板處的泄漏。（2）高壓加熱器的疏水是逐級自流的方式，3#高加的疏水流量為1#、2#、3#級抽汽之和，故而水位控制難以控制。（3）加熱器投入時(shí)首先投入的是3#高加，劇烈的溫度差對高加的管束與管板產(chǎn)生最大的熱沖擊，若投入時(shí)抽汽流量控制不佳極易使大量抽汽進(jìn)入高加，高加溫升速度過快。

表1 加熱器規(guī)范

5 高加泄漏的預(yù)防對策

（1）由熱工人員在加熱器疏水畫面加入各個(gè)加熱器的下端差值，用最直觀有效的方式使運(yùn)行人員方便監(jiān)視。（2）運(yùn)行中加強(qiáng)水位的監(jiān)視，并與現(xiàn)場水位指示對應(yīng)。對高加運(yùn)行中出現(xiàn)的異常振動應(yīng)有一定的敏感性。及時(shí)調(diào)整高加汽側(cè)水位，保證高加在正常水位運(yùn)行。（3）加強(qiáng)給水系統(tǒng)的化學(xué)水監(jiān)督，保證給水溶氧＜7μg/L，pH值在9.2～9.6。各個(gè)高加連續(xù)排氣閥保持開啟，使加熱器內(nèi)部不凝結(jié)氣體連續(xù)排出。（4）保持機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，對運(yùn)行設(shè)備的缺陷及時(shí)消除，防止由于設(shè)備故障使機(jī)組RB或高加運(yùn)行異常而撤出。在高加緊急撤出時(shí)必須檢查1#、2#、3#段抽汽電動門快速關(guān)閉、高加給水主路快速切至給水旁路運(yùn)行，防止高加溫度變化率過大引起管板快速冷卻而使管口焊縫產(chǎn)生熱應(yīng)力變形。（5）強(qiáng)調(diào)加熱器投入、停運(yùn)的運(yùn)行規(guī)程：①高加投入時(shí)先投入水側(cè)，后投入汽側(cè)，撤出時(shí)先撤汽側(cè)，后撤水側(cè)；②汽側(cè)投入順序先低壓后高壓，撤出時(shí)先高壓后低壓；③機(jī)組啟動時(shí)將高加隨機(jī)滑投；④機(jī)組運(yùn)行中高加投入與撤出嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)程中控制高加出水溫度變化率≯3℃。

6 結(jié)語

（1）高壓加熱器本身的制造質(zhì)量是引起高加泄漏的原因之一，已向設(shè)備部門提出申請更換3#高壓加熱器。（2）提高檢修質(zhì)量減少高加內(nèi)漏，利用大小修的機(jī)會對加熱器進(jìn)行探傷試驗(yàn)，提早發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。（3）良好的疏水調(diào)節(jié)系統(tǒng)和合理的高加水位計(jì)指示值標(biāo)定使疏水冷卻段很好的建立水封，降低端差，延長高加運(yùn)行壽命。（4）運(yùn)行監(jiān)視在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)隔離處理，減少管束二次損傷。（5）提高高加投用率可以有效的提高機(jī)組效率保證機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。