淺析高加泄漏原因及切除對汽輪機的影響

葛錦韜

【摘??要】本文介紹了火力發(fā)電廠高壓加熱器切除對330MW汽輪機安全性及經(jīng)濟性的影響，以及高加泄漏的內外原因。通過十多年的運行經(jīng)驗，對類似的亞臨界火電機組有參考作用。

【關鍵詞】高加泄漏;汽機運行;異常工況

高壓加熱器是汽輪機組給水回熱系統(tǒng)中的主要設備，它對汽輪機乃至全廠的安全經(jīng)濟運行影響很大。以我廠一號汽輪發(fā)電機組為例，簡要分析當汽輪機的一種特殊變工況運行形式--高加停運（或稱切除）時的運行情況。

一、高壓加熱器工作原理

高壓加熱器由殼體和管系兩大部分組成，在殼體內腔上部設置蒸汽凝結段，下部設置疏水冷卻段，進、出水管頂端設置給水進口和給水出口。當過熱蒸汽由進口進入殼體后即可將上部主螺管內的給水加熱，蒸汽凝結為水后，凝結的熱水又可將下部疏水螺管內的部分給水加熱，被利用后的凝結水經(jīng)疏水出口流出體外。高壓加熱器具有能耗低，結構緊湊，占用面積少，耗用材料省等顯著優(yōu)點，并能夠較嚴格控制高加疏水水位，疏水流速和縮小疏水端差等。

二、高加泄漏影響及分析

高壓加熱器在工作過程中的泄漏，將會使得機組故障停運，究其比率足可占技術系統(tǒng)故障的停運次數(shù)頻率比重的一半以上，這個機率是非常高的。這種泄漏現(xiàn)象引發(fā)的技術故障，不僅讓機組在整體過程中的運行受到很多的負面影響，還會致使機組的熱效率降低了很多。因此采取必要的措施，防止這類泄漏的發(fā)生是非常必要的，不僅有利于把電廠的故障降到最低，也有利于提高電廠的經(jīng)濟效益。

通過運行分析，高加泄漏的原因主要有以下方面：

1、端囗泄漏的主要原因

端囗的泄漏主要源于熱應力過大、管板變形和高加出廠制造質量不良。

熱應力過大：高加正常啟停或機組運行中高加故障停運以及重新啟動時會造成高加的溫升率、溫降率過大使高加管與管板連接處受到很大的熱應力，焊縫或脹管處很可能發(fā)生損壞從而引起端囗漏泄。

管板變形：管與管板相連接由于管板發(fā)生變形，會使管端口發(fā)生漏泄。

質量不良：高壓加熱器對管子與管板間的脹管或焊接技術要求很高，高加管板與管子材質相當重要，它影響管板與管子的焊接。另外，焊接技術至關重要，堆焊技術不過關，會造成孔眼，降低了端囗承受機組運行方式變化的能力，最好選用高加應采用使用業(yè)績好的廠家和選用各方面質量好的產(chǎn)品。

2、高加管束本身漏泄的主要原因

高加管本身漏泄在于振動、腐蝕、超壓等原因：當通過管子間的蒸汽流量超過設計時，蒸汽流速也相應超過設計值，嚴重時會使管子發(fā)生振動有的甚至產(chǎn)生共振現(xiàn)象。管子振動使管壁外與隔板的管孔發(fā)生摩碰，使管壁變薄，在給水壓力的作用下破裂，當部分換管因泄漏而堵管后，更加劇了工況條件的惡化。

腐蝕：高加管的外壁和內壁都會發(fā)生化學腐蝕，給水中的溶解氧過高或PH值過低都會使高加管內壁受到腐蝕。

超壓：高加水側壓力偏高時，給水泵出力偏高，可能使管子鼓脹而變粗、開裂，使管束泄漏。

除管子自身的各種問題外，高加惡劣的運行環(huán)境也會加劇管子的破壞，此外在停機檢修過程中，若沒有及時對泄露管子周圍進行保護性的堵管及補焊，則會殘余應力過大而導致焊口泄漏。

三、高加切除后的運行工況

我廠汽輪機型號：CZK330/291-16.67/0.4/538/538型抽汽凝汽式汽輪機。型式：亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、雙缸雙排汽、單軸、直接空冷抽汽凝氣式汽輪機，汽輪機具有七級非調整抽汽。一、二、三級抽汽分別向三臺高壓加熱器供汽，四級抽汽供除氧器和輔助蒸汽系統(tǒng)，五、六、七級抽汽供汽至三臺低壓加熱器，冷再蒸汽管道上還接出兩路分別至輔助蒸汽系統(tǒng)和汽封系統(tǒng)。汽輪發(fā)電機組實際運行中，高壓回熱加熱器（以下簡稱高加）處于給水泵出口，承受的壓力高，且在較高的溫度下工作，運行條件差，發(fā)生故障的機會較多。一旦高加發(fā)生故障，或因嚴重泄漏造成殼側滿水時，有可能造成汽、水倒入汽輪機，危及機組安全，必須將其從系統(tǒng)中隔離出來。為保障此種情況下機組的正常供水，系統(tǒng)設計時，都設置了加熱器的水側旁路，高加切除后，給水將繞旁路而行。

高參數(shù)大容量機組的高壓加熱器安裝形式已經(jīng)從立式加熱器改為臥式加熱器，采取臥式加熱器的優(yōu)點是臥式傳熱效果好，換熱強度高，但是其缺點就是檢修需要大空間，因臥式加熱器具有進汽段，加熱段，疏水冷卻段，所以具有檢修工作量大的缺點。我廠給水采用大旁路系統(tǒng)，是指為多臺高加設置一公共旁路，優(yōu)點是系統(tǒng)簡單，隔離閥少，操作方便，投資費用省。缺點是靈活性差，事故影響面大，一臺高加故障后，所有高加都必須停運。在高加水側切除時，回熱抽汽一、二、三段全部停止運行，抽汽停止使機組給水溫度下降，機組效率下降。同時給運行調整帶來了困難，易發(fā)生超溫事件，也會使機組無法帶到額定負荷，對經(jīng)濟性產(chǎn)生極大影響。

高加的停運有依次停運法和中間停運法兩種典型方式。我廠采用給水大旁路系統(tǒng)，則所有高加只能一起切除，采用依次停運法。

根據(jù)實際運行方式，在高加切除操作時，回熱抽汽按照從高壓向低壓逐級緩慢停止的原則，逐漸關閉一到三段抽汽逆止門，進汽門，在操作過程中注意給水溫度變化，在停高加過程中給水溫度每分鐘下降不允許超過0.92℃，同時還要監(jiān)視汽包水位變化，調節(jié)級壓力的變化。在高加停止后，加強對機組的檢查與調整，保證機組各項參數(shù)不越限。高加切除后，勢必造成汽輪機偏離設計工況運行，使其經(jīng)濟性發(fā)生變化，并對其運行安全性造成影響，成為限制機組出力的因素。

不同的高加切除方式對汽輪機運行經(jīng)濟性的影響是不同的。采用依次停運法，被保留的各加熱器焓升、端差、抽汽管道流速及壓損都基本保持不變。如果此時汽輪機主蒸汽流量不變，則從停運后的那臺高加抽汽口開始的下游通流級蒸汽流量及各監(jiān)視段壓力都將增加，通流量的增加近似等于停運高加的原抽汽量。一方面，由于被保留的各加熱器熱負荷并不增加，造成給水溫度降低較多，偏離最佳值較大;另一方面，由于下游通流級流量增加，使冷源損失增加。兩方面的原因造成機組經(jīng)濟性下降十分明顯。

高加解列后給水溫度由額定280.3℃變化至179.8℃，從而使主汽壓力下降，為使鍋爐能夠滿足機組負荷則必須相應增加燃煤量，增加送、引風機出力，從而造成爐膛過熱，汽溫升高，更重要的是標準煤耗增加12?g/kwh，機組熱耗增加3.6%，廠用電率增加約0.5%。另外，高加停運后還會使汽輪機末級葉片蒸汽流量增加，加劇葉片侵蝕。

四、結論

高加切除屬于汽輪機的故障運行工況，嚴重影響機組的經(jīng)濟性和安全性。運行人員應高度重視高加運行中的監(jiān)視和控制、停機階段的保護、以及機組起動過程中高加溫升率的限制，以確保高加的可靠性。高加因故障停運后，應限制機組出力，使其低于額定功率。

（作者單位：國電榆次熱電有限公司）