熱電廠高壓加熱器故障原因分析及處理措施

管水強(qiáng)

（克拉瑪依石化公司熱電廠，新疆克拉瑪依 834003）

0 引言

高壓加熱器是電廠重要的經(jīng)濟(jì)輔助設(shè)備，通過加熱蒸汽加熱鍋爐給水以達(dá)到給水設(shè)計(jì)所需溫度。高壓加熱器的穩(wěn)定運(yùn)行對于鍋爐降低燃料消耗，提高熱電廠熱效率有著重要作用。如果高壓加熱器故障或停運(yùn)，鍋爐給水溫度將下降50 ℃左右。鍋爐水冷壁管因?yàn)槌瑴乜赡馨l(fā)生損壞，不但增加燃料消耗，全廠熱效率也將降低。一般燃煤消耗率將增加3%～5%，耗電量增加5%左右。因此，高壓加熱器的運(yùn)行工況對于鍋爐正常運(yùn)行意義重大。

1 高壓加熱器結(jié)構(gòu)及工作原理

該高壓加熱器為立式U 形結(jié)構(gòu)，主要由管程、殼程兩部分構(gòu)成，包括鍋爐給水進(jìn)出口、加熱蒸汽入口、隔板、疏水出口、疏水凝結(jié)段、疏水器、緊急疏水放水組成。工作原理如下：水側(cè)流程是鍋爐給水由給加熱器水側(cè)入口進(jìn)入高壓加熱器進(jìn)水側(cè)水室，通過U 形盤管，分別通過疏水冷卻段、疏水凝結(jié)段、蒸汽加熱段進(jìn)入出口側(cè)水室流出；殼程流程為殼體內(nèi)腔上部設(shè)置蒸汽凝結(jié)段，下部設(shè)置疏水冷卻段，進(jìn)、出水管頂端設(shè)置給水進(jìn)口和給水出口。當(dāng)過熱蒸汽由進(jìn)口進(jìn)入殼體后即可將上部主螺管內(nèi)的給水加熱，蒸汽凝結(jié)為水后，凝結(jié)的熱水又可將下部疏冷螺管內(nèi)的部分給水加熱，被利用后的凝結(jié)水經(jīng)疏水出口流出體外、回收至除氧器，作為除氧器補(bǔ)充水源加以利用。

2 問題的提出

克拉瑪依石化公司熱電廠兩臺青島汽輪機(jī)廠產(chǎn)型號C12-35/10 凝汽式汽輪機(jī)，配套1#、2#型號為JG-40 的表面立式高壓加熱器，利用汽輪機(jī)抽汽或低壓蒸汽加熱鍋爐給水，使1#、2#鍋爐給水溫度從104 ℃提高到150 ℃左右，從而滿足1#、2#鍋爐設(shè)計(jì)要求。自2018 年以來，1#、2#高壓加熱器已經(jīng)多次出現(xiàn)盤管泄漏或疏水管線泄漏退出運(yùn)行檢修。其中，2#高壓加熱器于2018 年8 月11 日、10 月8 日、11 月6 日、2019 年1 月10 出現(xiàn)4 次泄漏，2019 年2 月16 和22 日1#、2#高壓加熱器分別出現(xiàn)泄漏，不但高壓給水、蒸汽系統(tǒng)解列時(shí)員工勞動強(qiáng)度大、檢修費(fèi)用高昂，同時(shí)對鍋爐熱效率影響較大。

高壓加熱器泄漏主要有以下現(xiàn)象：①高壓加熱器水位計(jì)水位上升，水位高報(bào)警，端差變大；②高壓加熱器盤管泄漏后，傳熱變差，鍋爐給水溫度下降；③高壓加熱器泄漏嚴(yán)重時(shí)，鍋爐給水流量增加，給水壓力下降，給水泵電耗增加。

其危害主要表現(xiàn)在：①盤管泄漏會導(dǎo)致其泄漏管束附件正常管束收到高壓給水沖刷，進(jìn)而造成更多盤管受損，加劇泄漏程度；②高壓加熱器泄漏如果未及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理，將造成滿水返入加熱蒸汽管道，進(jìn)而造成管線振動、水擊，管線破裂，危及蒸汽系統(tǒng)安全運(yùn)行；③高壓加熱器泄漏后解列順利處理及時(shí)需3 d 左右，如果系統(tǒng)不嚴(yán)密則時(shí)間更長，影響高壓加熱器投入率；④高壓加熱器泄漏后解列系統(tǒng)檢修時(shí)，由于給水溫度下降，在鍋爐負(fù)荷不變情況下將增加燃煤量及風(fēng)機(jī)出力，增加廠用電消耗。

3 高壓加熱器泄漏原因分析

導(dǎo)致高壓加熱器泄漏的原因主要從制造本身、檢修質(zhì)量、運(yùn)行工況等方面進(jìn)行分析。

（1）制造質(zhì)量存在問題，高壓加熱器隔板（錳鋼）和管束（20#鍋爐鋼），焊接為異種連接，管束薄厚不均，長時(shí)間受到激烈的溫度交變應(yīng)力沖擊，容易造成管板泄漏。

（2）近年來鍋爐正常點(diǎn)停爐、消缺操作頻繁，引起高壓加熱器投退過大熱沖擊，溫升、溫降率過大，盤管管束收縮、膨脹不均，管束疲勞損傷導(dǎo)致焊口開裂。

（3）設(shè)備啟停操作頻、繁負(fù)荷變化過快造成熱損傷，鍋爐頻繁點(diǎn)停爐、加減負(fù)荷過快，導(dǎo)致蒸汽、給水量忽大忽小，造成管束吸熱不均勻，產(chǎn)生較大熱應(yīng)力。盤管長期熱疲勞變形損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1#、2#鍋爐2018 年因?yàn)橄?、設(shè)備故障處理非正常點(diǎn)停爐共計(jì)9 次。

（4）高壓加熱器水位不穩(wěn)定，高壓加熱器運(yùn)行中就地水位計(jì)水位與DCS 系統(tǒng)水位不符。水位偏高或偏低均會使疏水器緊急放水門頻繁開關(guān)，使高壓加熱器盤管管束受到不必要沖刷、振動，從而加劇管束損傷程度。幾次檢修均發(fā)現(xiàn)同樣問題。

（5）進(jìn)汽門不嚴(yán)或振動。高壓加熱器解列時(shí)，進(jìn)汽關(guān)不嚴(yán)則部分蒸汽漏入，造成管束過熱、強(qiáng)度下降，運(yùn)行中泄漏管束高壓給水沖刷附近正常管束，將附件管束呲傷。同時(shí)加熱蒸汽在盤管流動和沖刷下產(chǎn)生振動，致使高壓加熱器泄漏。

（6）檢修質(zhì)量不良、檢修工藝差、焊接質(zhì)量低、正常重復(fù)泄漏、增加系統(tǒng)解列、投退次數(shù)等，也會影響高壓加熱器壽命。

4 高壓加熱器泄漏處理及預(yù)防措施

（1）高壓加熱器啟停時(shí)，要保持其汽水側(cè)壓力、溫度、流量平穩(wěn)變化，防止劇烈溫升對管束造成沖擊，長期交變熱應(yīng)力下金屬疲勞、變形。

（2）當(dāng)鍋爐檢修時(shí)高壓加熱器停運(yùn)，蒸汽、疏水閥門關(guān)閉嚴(yán)密，防止蒸汽返入高壓加熱器，對不流動給水加熱引起高壓加熱器盤管管束變形（圖1）。采取的措施有：加強(qiáng)給水品質(zhì)檢測，減輕管子腐蝕。

圖1 高壓加熱器盤管管束變形

（3）高壓加熱器檢修時(shí)，要對全部管束進(jìn)行檢測壁厚、水壓試驗(yàn)等檢測。如果端蓋出現(xiàn)泄漏，就要除掉舊焊口重新補(bǔ)焊，并應(yīng)進(jìn)行熱處理、消除熱應(yīng)力。如果管束泄漏，應(yīng)先查清泄漏部位，采用合適的堵管工藝，堵管端頭進(jìn)行良好處理（圖2）。采取的措施有：提高檢修人員焊接工藝、檢修水平。

（4）高壓加熱器疏水器運(yùn)行不穩(wěn)定也是造成高壓加熱器泄漏的原因之一，因此高壓加熱器水位運(yùn)行中應(yīng)保持在規(guī)定正常范圍內(nèi)（±50 mm），防止蒸汽進(jìn)入疏水冷卻段，汽水混合直接沖刷管壁，嚴(yán)禁高壓加熱器無水位運(yùn)行。2#高壓加熱器疏水器運(yùn)行不正常，最近幾次泄漏均發(fā)生在管束底部疏水器入口部位。

圖2 高壓加熱器泄漏處理現(xiàn)場

5 結(jié)束語

通過對熱電廠1#、2#高壓加熱器泄漏泄漏原因分析，高壓加熱器長期運(yùn)行工況惡劣導(dǎo)致管束內(nèi)外壓差、溫差過大、造成盤管熱應(yīng)力過大，從而造成盤管、端口泄漏。因此，生產(chǎn)運(yùn)行中運(yùn)行操作要加強(qiáng)對高壓加熱器停運(yùn)、投運(yùn)管理，控制高壓加熱器溫升，確保疏水器水位穩(wěn)定，加強(qiáng)運(yùn)行檢查，提高對高壓加熱器泄漏檢查判斷能力，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)解列系統(tǒng)，避免泄漏擴(kuò)大。另外，檢修人員提高檢修質(zhì)量，杜絕重復(fù)檢修，頻繁操作。加強(qiáng)設(shè)備管理維護(hù)減少高壓加熱器泄漏損失，提高熱電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。