600MW機組高壓加熱器泄漏判斷及預防

賀 帥

天津大唐國際盤山發電有限責任公司發電部 天津市

一、異?，F象

機組運行在額定工況下，#1、#2、#3高壓加熱器（以下簡稱高加）正常疏水調門開度較上一年同期大幅增加，#3高加至除氧器疏水量超過設計數據。遂將高加解列并隔絕，經灌水查漏后發現有7根管束發生泄漏。

由于高加泄漏，水側大量漏入汽側并通過疏水逐級自流進入除氧器。在相同負荷工況下，給水泵轉速增加、出口流量增大，汽前泵出口給水流量與省煤器入口流量偏差增大。高加疏水調整門開度以及疏水流量明顯增大，如果泄漏量再增大，可導致高加水位高信號報警，事故疏水門頻繁打開，泄漏嚴重時保護動作，高加退出運行。傳熱惡化，給水溫度下降，疏水溫度增加，高加下端差增大。泄漏嚴重時，就地有明顯的泄漏聲。

二、高壓加熱器泄漏原因分析

1.腐蝕

影響高加及其管束腐蝕的主要因素有給水含氧量和pH值，此外若高加運行過程中汽側空氣排放不完全使得高加管子的外壁受到腐蝕。

2.水側壓力突變

引起高加水側壓力異常的因素有給水壓力、流量突變，引起高加內壓力突變，如汽機掉閘、鍋爐安全門拒動、高加投運前未注水升壓、給水泵掉閘、高加保護動作等情況，高加管系承壓突升或突降，使設備損壞。

機組運行中高加停用時，如果給水進出口閥門關閉嚴密，而進汽閥有泄漏時，被封閉在加熱器管側的給水受到漏入蒸汽的加熱，會使管束內的水壓大幅度上升。若水側未安裝安全門或安全門拒動時，過高的壓力會使管子鼓脹而變粗開裂。

3.沖刷侵蝕

當蒸汽的流動速度較高且汽流中含有大直徑的水滴時，高加換熱管外壁受到汽、水兩相流的沖刷，管壁逐漸變薄從而發生穿孔或受到給水的壓力而引起鼓破。當高加內某根管子發生損壞泄漏時，高壓給水從泄漏處以極大的速度沖出會相鄰近的管子，從而造成沖刷破壞。另外，防沖板材料和固定方式不合理，在運行中破碎或脫落，失去防沖刷保護作用，管壁受到蒸汽或疏水的直接沖擊。

4.振動

高加投運時因暖管不充分，蒸汽帶水發生水擊現象或給水溫度過低、機組超負荷等情況下通過加熱器的蒸汽流量和流速超過設計值較多時，具有一定彈性的管束在流體擾動力的作用下會產生振動。當激振力的頻率與管束自然振動頻率成倍數關系時，將引起管束共振，使振幅大大增加，導致管子外壁與隔板管孔連接處受到反復作用力造成管束損壞，在高壓水的作用下管子會發生破裂。另外，支吊架松動、管道布置不合理，會造成管束與高加本體振動不同步引起斷裂而泄漏。

5.熱應力

高加在啟停過程操作不當、調峰時負荷變化率太快、主機或加熱器因故障而驟然停運高加時，都會使金屬溫升率、溫降率超過規定值，使高加的管子和管板受到較大的熱應力，管子和管板相聯接的焊縫或脹接處發生損壞，引起端口泄漏。又因厚實的管板與較薄的管束之間吸熱速度不同步，吸熱不均勻,常導致管子與管板的焊縫或脹接處損壞。此外，在高加停運時，高加內上部管束溫降滯后，上下部管束間產生較大溫差，產生熱變形而造成損壞。

6.材料與檢修工藝不良

管子材料不良、管壁簿厚不均、組裝前管子有缺陷、脹口處過脹、管子外側有拉損傷痕等，若遇到高壓加熱器工作狀況異常，就可能導致劣質管子發生泄漏。在檢修時，一般常用錐形塞焊接堵管，捶擊力量太大，引起管孔變形。在焊接過程中，如預熱、焊縫位置及尺寸不合適，都會造成鄰近管子與管板連接處的損壞，使之出現新的泄漏。若沒有及時對泄漏管子周圍進行保護性的堵管及補焊，則會因殘余應力過大而導致焊口泄漏。

三、高壓加熱器泄漏預防措施

1.腐蝕預防措施

出廠時要有良好的防腐措施，防止貯運過程中腐蝕，對于碳鋼管加熱器，通常對汽側和水側均采取充氮防腐的辦法。在機組啟動過程中，高加水側、汽側應排凈空氣，并加強水汽質量監督，調整除氧器除氧效果、合理地使用加藥系統和排污系統，保證給水水質及蒸汽品質合格。加熱器停用時，通常根據停用時間長短，分別采用充水、充汽或充氮措施。

2.水側壓力突變的預防措施

水側應裝設安全閥并定期校驗安全閥動作值。加強監視和調整，保證機組、特別是給水系統正常運行，減少機組運行中系統故障引起的高加壓力突變。若高加解列，應切斷高加汽側和水側，檢查抽汽逆止閥、電動門是否已關嚴，防止蒸汽繼續進入殼體對不流動的給水進行加熱從而引起管子變形。

3.沖刷預防措施

限制殼側蒸汽或疏水流速，防止疏水冷卻段內發生閃蒸。蒸汽冷卻段出口蒸汽要有足夠的剩余過熱度。保持殼側水位正常，禁止低水位或無水位運行。若高加泄漏，應盡快退出運行以防因泄漏噴出的高壓水柱沖刷周圍管壁。防沖板固定要牢固，面積足夠，材料要好。

4.振動預防措施

投退高加時，應充分暖管，緩慢開啟抽汽電動門，避免大量蒸汽直接進入。限制殼側蒸汽或疏水流速。管子間距要足夠大，限制管束自由段長度。加強對系統支吊架的檢查，穿墻管道，應與墻壁保持垂直，保證其牢固穩定，避免因外力作用引起高加管道振動。

5.熱應力預防措施

在機組啟停過程中，盡可能使高加隨機滑啟滑停，此時給水溫度和抽汽溫度隨負荷變化，變化率相對平緩，高加本體及其管道就能均勻地受熱或冷卻，相應的應力就減少。在機組運行中投運高加時，應先投水側，再由低到高投入汽側，充分暖管，嚴格控制給水溫升率，應＜56℃/h。機組運行中停運高加時，應由高到低停運汽側后再停運水側。

6.材料差與檢修工藝不良引起管子泄漏的預防措施

管壁厚度應＞2mm，以提高抗沖刷能力，組裝前要對每根管子探傷、水壓試驗等檢驗。U形管應熱處理、無直觀缺陷。管板管孔應保持一定的粗糙度、公差和同心度，管孔倒角或倒圓應光滑無毛刺。高加停運檢修時，對于存在泄漏的端口，要先刮去原有的焊縫金屬再進行補焊，并適當熱處理，消除熱應力。對于管子本身泄漏，要先查清管束泄漏形式及位置，并選用合適的堵管工藝，將被堵管端頭部位進行良好處理，使得管板和管孔保持圓整、清潔狀態并與堵頭有良好的接觸面。管與管板連接處有裂紋或沖蝕情況時，要去除端部原管子材料及焊縫金屬，使堵頭與管板緊密接觸。