熱電廠高壓加熱器故障原因分析及處理措施

管水強

（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)濟輔助設備，通過加熱蒸汽加熱鍋爐給水以達到給水設計所需溫度。高壓加熱器的穩(wěn)定運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，鍋爐給水溫度將下降50 ℃左右。鍋爐水冷壁管因為超溫可能發(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，高壓加熱器的運行工況對于鍋爐正常運行意義重大。

1 高壓加熱器結構及工作原理

該高壓加熱器為立式U 形結構，主要由管程、殼程兩部分構成，包括鍋爐給水進出口、加熱蒸汽入口、隔板、疏水出口、疏水凝結段、疏水器、緊急疏水放水組成。工作原理如下：水側流程是鍋爐給水由給加熱器水側入口進入高壓加熱器進水側水室，通過U 形盤管，分別通過疏水冷卻段、疏水凝結段、蒸汽加熱段進入出口側水室流出；殼程流程為殼體內(nèi)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(nèi)的給水加熱，蒸汽凝結為水后，凝結的熱水又可將下部疏冷螺管內(nèi)的部分給水加熱，被利用后的凝結水經(jīng)疏水出口流出體外、回收至除氧器，作為除氧器補充水源加以利用。

2 問題的提出

克拉瑪依石化公司熱電廠兩臺青島汽輪機廠產(chǎn)型號C12-35/10 凝汽式汽輪機，配套1#、2#型號為JG-40 的表面立式高壓加熱器，利用汽輪機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#鍋爐設計要求。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)解列時員工勞動強度大、檢修費用高昂，同時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高壓加熱器水位計水位上升，水位高報警，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高壓加熱器泄漏嚴重時，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盤管泄漏會導致其泄漏管束附件正常管束收到高壓給水沖刷，進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發(fā)現(xiàn)、處理，將造成滿水返入加熱蒸汽管道，進而造成管線振動、水擊，管線破裂，危及蒸汽系統(tǒng)安全運行；③高壓加熱器泄漏后解列順利處理及時需3 d 左右，如果系統(tǒng)不嚴密則時間更長，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，由于給水溫度下降，在鍋爐負荷不變情況下將增加燃煤量及風機出力，增加廠用電消耗。

3 高壓加熱器泄漏原因分析

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

（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，長時間受到激烈的溫度交變應力沖擊，容易造成管板泄漏。

（2）近年來鍋爐正常點停爐、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，管束疲勞損傷導致焊口開裂。

（3）設備啟停操作頻、繁負荷變化過快造成熱損傷，鍋爐頻繁點停爐、加減負荷過快，導致蒸汽、給水量忽大忽小，造成管束吸熱不均勻，產(chǎn)生較大熱應力。盤管長期熱疲勞變形損壞。據(jù)統(tǒng)計，1#、2#鍋爐2018 年因為消缺、設備故障處理非正常點停爐共計9 次。

（4）高壓加熱器水位不穩(wěn)定，高壓加熱器運行中就地水位計水位與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，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）進汽門不嚴或振動。高壓加熱器解列時，進汽關不嚴則部分蒸汽漏入，造成管束過熱、強度下降，運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防措施

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

（2）當鍋爐檢修時高壓加熱器停運，蒸汽、疏水閥門關閉嚴密，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：加強給水品質(zhì)檢測，減輕管子腐蝕。

（3）高壓加熱器檢修時，要對全部管束進行檢測壁厚、水壓試驗等檢測。如果端蓋出現(xiàn)泄漏，就要除掉舊焊口重新補焊，并應進行熱處理、消除熱應力。如果管束泄漏，應先查清泄漏部位，采用合適的堵管工藝，堵管端頭進行良好處理（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行中應保持在規(guī)定正常范圍內(nèi)（±50 mm），防止蒸汽進入疏水冷卻段，汽水混合直接沖刷管壁，嚴禁高壓加熱器無水位運行。2#高壓加熱器疏水器運行不正常，最近幾次泄漏均發(fā)生在管束底部疏水器入口部位。

圖1 高壓加熱器盤管管束變形

5 結束語

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

圖2 高壓加熱器泄漏處理現(xiàn)場