高加泄漏原因分析及預防措施

王坤

（內蒙古京科發電有限公司，內蒙古 興安盟 029400）

高壓加熱器是汽輪機重要輔助設備之一，主要作用是吸收汽輪機中已做過功的蒸汽熱量，來加熱給水，以提高機組的熱效率。如果高加故障停運，給水只能通過旁路管道進入鍋爐，給水溫度大大降低，導致燃料量增加，機組經濟性降低。給水溫度每降低10℃，熱耗率增加約0.4%，機組運行期間高加停運，將使機組出力降低約8%～10%，煤耗增加3%～5%。

某公司自投產至2018 年以來，高加共發生6 次泄漏，且均為3 號高加。本文通過對高加泄漏原因的分析，總結出了行之有效的預防措施，通過措施的有效執行，從而減少了高加的泄漏次數。

1 設備概述

某公司的高壓加熱器，采用三臺青島海洋熱電化工設備有限公司制造的臥式、單列、U 形管-管板表面式加熱器。高壓加熱器采用大旁路系統，疏水采用逐級自流到本機除氧器，三臺高加分別布置在汽機廠房12.6m、6.3m 運轉層。每臺高壓加熱器均設有危急疏水排到排汽裝置的事故疏水擴容器。高壓加熱器主要由水室、殼體、U 型管束、防沖板、隔板、液位計、汽側安全門、水側安全門、進出口連接管道等組成，為了充分利用加熱蒸汽的過熱度并降低高加疏水溫度，提高機組的熱經濟性，高壓加熱器的傳熱面通常設置為三部分：過熱蒸汽冷卻段、凝結段、疏水冷卻段，這種高壓加熱器也被稱為三段組合式加熱器。

2 高加泄漏后的危害：

（1）高加泄漏后，泄漏管周圍的管束由于受高壓給水沖刷，導致泄漏管束逐漸增多，泄漏加重，外部表現為同等工況下高加正常疏水調門開度增大，大量泄漏時高加液位升高，高加液位高報警；特別嚴重時，會觸發高加液位高保護動作，高加解列。

（2）高加泄漏量大時將會導致高加水位急劇升高，此時，如果高加水位保護未動作，高水位將會淹沒高加汽側抽汽進口管道，蒸汽帶水將倒流進蒸汽管道，甚至進入汽輪機高、中壓缸內部，從而發生汽輪機水沖擊事故。

（3）高加泄漏將導致同等工況下高加出口給水溫度降低，若要機組負荷不變，則必須相應增加燃煤量，造成送、引風機出力增加，煙氣量增加，導致機組煤耗增加、廠用電升高、排煙溫度升高、汽溫升高，鍋爐熱損失增加，機組經濟性下降。

（4）高加的停運，還會造成汽輪機末幾級蒸汽流量增大，從而加劇了葉片侵蝕，危及機組安全運行。

（5）運行中，如果高加突然解列，原本用以加熱給水的抽汽將會進入汽輪機下一級葉片繼續做功，機組負荷會瞬間增加，汽輪機監視段壓力升高，各監視段壓差升高，導致汽輪機的軸向推力增加。

（6）高加因泄漏被迫解列，機組將被迫降低負荷，影響機組發電量。

（7）每次高加泄漏，處理順利時需30 小時左右，如果系統不嚴密，則會加長冷卻時間，耽誤檢修工期，直接影響高加投運率。

3 高壓加熱器泄漏的現象

（1）DCS 畫面中高加水位高或極高報警。

（2）高加泄漏量大時就地水位指示滿水。

（3）高加正常疏水閥全開及事故疏水閥頻繁動作。

（4）高加滿水嚴重時，抽汽溫度下降，抽汽管道振動大，法蘭結合面冒汽。

（5）高壓加熱器嚴重滿水時，汽輪機有進水跡象，參數及聲音異常。

（6）若水側泄漏，則給水泵流量與總給水量不匹配。

4 高加泄漏原因

（1）運行中高加水位調整不及時，導致高加端差不在正常范圍內。

（2）給水品質長期超標，管束受到化學腐蝕而變薄，造成管束與管板間脹口松弛，最終導致泄漏。

（3）加、減負荷速度快對高加產生熱沖擊。

（4）高壓加熱器在投、停運過程操作不當。管板與管束吸熱不均產生較大的熱應力，使管束產生熱變形。

（5）高壓加熱器停運查漏、堵焊過程中，檢修質量不過關。

（6）高壓加熱器停運期間，保養措施執行不利。

5 造成3 號高壓加熱器多次泄漏的原因分析

由于高加的疏水采用逐級自流的方式，疏水方向為1 號―2 號―3 號，所以3 號高加的疏水量最大，三臺高加中3號高加水位最難控制，最容易出現水位大幅度波動現象（如圖1）。

圖1 3 號高加泄漏部位

額定工況下（330MW 機組）3 號高加水、汽側工作壓力差達19.92MPa，水、汽側進口溫度差達233.9℃，無論是壓差還是溫差，均居三臺高加之首。高加投入時，3 號高加是最先投運的，給水對管束造成的沖擊最大，尤其是彎管處受到的沖刷最為嚴重，頻繁沖刷管壁必然變薄，并最終導致泄漏。

6 3 號高加泄漏的預防措施

（1）保證高加傳熱端差不越限：①由于3 號高加的疏水量最大，疏水壓差小，在機組負荷發生變化或3 號高加正常疏水調門自動調節失靈的情況下，將會導致正常疏水調門關小或全關，導致疏水不暢，從而造成高加水位升高，這時，需加強監視力度，并及時聯系熱工檢修人員進行處理，必要時，打開3 號高加事故疏水氣動門，降低高加水位，保持高加水位在正常值范圍內。②如果疏水水位過低導致高加端差增大，此時，應及時聯系熱工檢修人員配合進行現場水位的調整，將加熱器端差控制在5.6 ～11℃。③如果高壓加熱器中有不凝結氣體集聚，將會嚴重影響受熱面傳熱效果，端差也會隨之上升。這時，一定要及時開啟高加的啟動排氣門進行排氣，排盡高加內部的不凝結氣體。

（2）控制機組負荷變化盡量平穩，防止負荷大幅波動。機組在啟動、停用及加減負荷過程中，伴隨著蒸汽溫度、壓力以及蒸發量的變化，高加的抽汽壓力、抽汽溫度以及抽汽量也在發生變化。這種運行工況的變化在高壓加熱器內部將產生膨脹或收縮變形，產生熱應力。為防高加因機組工況變化而損壞，必須做到以下幾點：①機組啟動過程中，鍋爐要保持燃燒穩定，保證爐內受熱均勻；火焰中心位置適當，保持平衡通風，風、煤比例在合理范圍內。②機組變工況運行時，負荷變化率≤3MW/min；汽壓變化率每分鐘≤0.05MPa/min；溫度變化率≤56℃/H，每分鐘保持在0.5 ～1℃。③事故情況下機組甩負荷或高加緊急停運時，應及時關閉高加汽側抽汽電動門及逆止門，并將高加水側由主路切至旁路運行，同時，檢查各抽汽電動門、抽汽逆止閥是否關嚴，否則，應手動加關。防止蒸汽經過未關嚴的抽汽門繼續進入高加殼體內部加熱不流動的給水，導致高加管子熱變形。

（3）高加投、停注意事項：①為防止高加投、停過程中產生熱沖擊，高加應隨機組滑啟、滑停。②在高加事故停運時，應控制給水溫度變化率≤1.1℃/min，最大不超過1.8℃/min。

③高加正常停運時，應先停運1 號高加，最后停運3 號高加。高加正常投運時，先投入3 號高加，最后投入1 號高加。高加投入過程中，一定要控制給水溫度的變化率≤55℃/H，最大值不超過110℃/H。

7 結語

通過對高加內部結構的介紹、泄漏對機組經濟性的影響以及泄漏原因簡單介紹，對高加泄漏判斷現象進行分析概況，并結合某公司歷次高加泄漏情況，總結出預防高加泄漏的具體措施，對減少高加的泄漏次數、提高機組經濟性具有積極意義。