高压加热器常见泄漏原因及优化运行

东北电力技术２００６年第７期高压加热器常见泄漏原因及优化运行

ＣｏｍｍｏｎＬｅａｋａｇｅＣａｕｓｅａｎｄＯｐｔｉｍｉｚｉｎｇＯｐｅｒａｔｉｏｎｆｏｒＨＰＨｅａｔｅｒｓ

朱庆玉

（华能丹东电厂，辽宁丹东１１８３００）

摘要：华能丹东电厂高压加热器管束自１９９８年投产至今未发生过泄漏，其主要原因是多年来一直坚持高压加热器的优化运行，通过技术改进及严格控制，收到非常好的效果。根据华能丹东电厂西屋３５０ＭＷ汽轮机高压加热器的实际系统，介绍了高压加热器优化运行控制管束泄漏的技术措施。

关键词：高压加热器；优化运行；管束；泄漏

［中图分类号］ＴＫ２２３．５＋２９［文献标识码］Ｂ［文章编号］１００４—７９１３（２００６）０７一００２４—０３

华能丹东电厂安装了２台西屋公司制造的ＴＣ２Ｆ一３８．６型双缸、单轴、双排汽、凝汽再热式汽轮机，配有英国Ｂａｂｃｏｃｋ公司１１６２．８ｔ／ｈ亚临界自然循环汽包炉及西屋公司３５０ＭＷ全氢冷发电机，锅炉与汽轮机热力系统的布置为单元制。６号、７号、８号高压加热器全部为水平卧式布置，安装在１７．５ｍ高加平台上，对应抽汽分别是６号高加进汽来自中压缸的三抽，７号高加进汽来自高压缸排汽的二抽，８号高加进汽来自高压缸的一抽。高加正常疏水为逐级自流通过自动调节门至除氧器，６号、７号、８号高压加热器分别各自装设危急疏水自动调节门，危急疏水至凝汽器，６号高加水侧人口安装１个三通电动门，８号高加出口安装１个隔离电动门。

高压加热器是汽轮发电机组非常重要的设备，高加运行的好坏直接影响机组的安全经济运行。高压加热器管束泄漏轻则使高加跳闸，造成机组负荷大幅扰动，汽包水位波动，甚至使汽包水位保护动作机组跳闸；重则会发生汽轮机水击事故，造成设备损坏。高加管束泄漏后一般需要检修２～３天，高加停运对机组经济性产生较大影响（见表１）。

华能丹东电厂高压加热器管束自１９９８年投产至今未发生过泄漏，２００１～２００５年高加投入率一直保持在９９％以上（见表２），远远超过“一流火电厂”９５％的国家标准。

表１高压加热器停运对给水温度和供电煤耗的影响

表２华能丹东电厂投产以来每年高加全年平均投入率

根据相关技术资料介绍，我国３００ＭＷ等级的机组，无论是引进型还是全套进口型，其高压加热器管束泄漏带有普遍性，特别是对应三抽的６号高加管束泄漏现象更为严重和普遍，有些电厂由于高加管束封堵超过１０％，不得不考虑整台高加更换，而更换１台高加需要上百万元人民币，更换周期较长，更换工程也非常复杂，对机组的安全经济性影响较大。

高加管束泄漏原因大体可分为设计、制造、运行操作维护及发生管束泄漏后的检修封堵工艺４个方面，由于目前我国３００ＭＷ等级的机组所采用的高压加热器均为典型设计，国内外高压加热器的加工制造水平也普遍提高，新安装的高加只要严格按照新机组启规要求进行水压试验及必要的金属检验并合格，高压加热器应该能够满足机组的运行要求。所以由设计、制造原因造成的高加管束泄漏比例很小。因此，是否进行过高压加热器的优化运行则对高压加热器管束泄漏产生直接影响，由此造成的高压加热器管束泄漏所占比例最大。至于发生高加管束泄漏后的检修封堵技术，这里不再详述。

１高加管束泄漏原因

１．１高加进水、进汽对高加管束的热冲击

高加管束受到急剧的加热和冷却时，其管束材料内部将产生很大的温差，进而引起很大的冲击热应力，这种现象称为热冲击。一次大的热冲击，产

２００６年第７期东北电力技术

生的热应力能超过材料的屈服极限，而导致高加管束材料的损坏，造成高加泄漏。所以尽可能避免高加发生每一次热冲击，对防止高加管束泄漏，延长高加使用寿命尤为重要。

高加最容易产生热冲击和被破坏的部位一般有两处，一是高加进汽入口导流挡板出口处的管束，由于这些管束首先接触高温蒸汽，管束所承受的热冲击最大。二是在稳定工况下，管板承受高的给水压力引起的弯曲应力，加上因温度不均匀而应生的热应力，使一些部位的管口焊缝处于最大应力下。在瞬变工况下，当机组启停、甩负荷或切换高加旁路等工况时，热应力将由于给水温度突然变化而增大。热应力增大的数值与给水温度的变化幅度和变化速度有关。当这种弯曲应力和热应力增大到足以使管口焊缝金属的微小裂纹逐渐扩展而引起泄漏，或由于交变应力使管口焊缝发生疲劳断裂时，高加就要被迫停运。

一般有以下几种情况能造成高加管束的热冲击。

ａ．机组冷态启动时，给水泵启动前除氧器水箱里的水温一般均加热到１１０～１２０ｏＣ，这时若高加是冷的（处于室温之下），一旦给水泵投入运行，高加水侧出入口电动门为开启状态，旁路为关闭状态，高加通水，高加就要突然承受８０～１００℃的温度变化。

ｂ．机组正常运行时高加退出运行，高加给水走旁路状态一段时间后，重新投入运行时，各台高加将承受由室温骤然升到约１８０ｏＣ的剧烈变化。

ｅ．在机组启停过程中，高加不进行随机滑启、滑停，而是在２０％～３０％机组额定负荷时直接投入或停止高加汽侧，此时高加进水温度一般为１２０～１３０ｏＣ，而６号高加进汽已达３９９℃，７号高加进汽达２８３ｏＣ，８号高加进汽达３４０ｃＣ。６号、８号高加汽、水侧温差高达２１０～２６０ｏＣ。

ｄ．机组正常运行特别是在高负荷下启停高加时，未认真按照规程要求进行滑启、滑停高加，高加进水、进汽操作过快。机组在满负荷时高加汽、水侧温差将进一步增大，此时高加进水温度一般在１８０℃，而在高加停运状态三抽温度已达４６０℃，二抽温度达３３５ｏＣ，一抽温度也达３９６ｏＣ。６号、８号高加汽、水侧温差高达２１６～２８０ｏＣ。

ｅ．当机组发生跳闹事故时，高加进汽快速停止，高加将出现快速冷却现象。

由于６号高加所处位置的特殊性（对应三抽的６号高加进汽压力相对偏低、温度偏高，进汽管道直径相对偏大），决定了６号高加管束泄漏次数要多于７号、８号高加。

由表３可以看出６号高加换热温差最大，高达２７４℃，又由于进汽管道直径相对偏大（进汽电动门直径偏大），使６号高加的滑启滑停的运行操作难度增大，操作不当将产生热冲击。

表３华能丹东电厂６号、７号、８号高加额定负荷进汽参数比较

１．２高加水侧经常超压容易导致高加管束及胀口泄漏

高加管束水侧超压轻则使高加水侧安全门动作跑水，严重时容易导致高加管束超过屈服极限，特别是原来存在缺陷管束及胀口更容易发生泄漏，一般有以下３种情况可导致高加水侧超压。

ａ．高加水侧出口至锅炉省煤器调节门失灵或运行操作不当，造成误关，使高加水侧超压。

ｂ．汽动给水泵调节失灵或运行操作不当，使汽泵转速异常升高，造成高加水侧超压。

ｅ．机组运行中高加停运，高加进汽电动门关闭不严，造成高加水侧产生定容加热，使高加水侧超压。

１．３高压加热器管束垢量超标

高加水质控制不当或高加长期停运而不采取保护措施使管束垢量增加，影响加热器换热使部分管束产生过热现象，造成管束泄漏。

１．４高加运行水位控制偏低

高加运行水位控制过高，高加出口水温会下降，影响机组的经济性。高加运行水位偏低，将使高加疏水处于汽水两相混流状态，高加疏水温度升高，进入高加内部的加热蒸汽流速加快，对管束冲刷加剧。高加的疏水端差一般应控制为５．５～１１ｏＣ，高于ｌｌ℃可判断为高加水位偏低。

要控制高加运行水位正常，就必须重视对就地水位计、水位变送器、水位开关取样管道的冲洗，特别是下部取样管道容易被杂质堵塞，使测量失真、水位调节失控，严重时使高加保护误动造成高加汽水侧压力温度的巨大扰动。