摘要：随着中国火力发电厂机组向大容量高参数发展，高加承受的给水压力和温度相应提高，在运行中还将受到机组负荷突变、给水泵故障、旁路切换等引起的压力和温度的骤变，这些都会给高加带来损害。因此，除了在高加的设计、制造和安装时必须保证质量外，还要在运行维护等方面采取必要的措施，才能确保高加的长期安全运行。
关键词：火电厂；汽机高加；泄露；分析；处理
火电厂是中国发展中十分关键的一个组成部分，对保证各地区电力正常供应具有十分重要的意义。以当前火电厂汽机高加运行情况为基础，分别阐述汽机高加泄露发生的原因，并提出相应的解决方法，为后续工作的开展提供参考。
一、汽轮机系统概述
汽轮机在一般情况下都是利用回热加热系统来提升机组运行的经济性，而回热加热系统的日常运行，需要有可靠的运行凹凸作为支撑，并且会直接影响到机组的正常运行。加热器投进属于当下经济指标中较关键的考核项目，且随着火力发电机组开始朝着容量高参数发展，各种高加索需要承受的给水压力以及需要承受的温度都明显提升。如果项目机组在运行过程中出现机组负荷突变或出现旁路切换等问题，会影响到压力与温度，导致压力与温度在短时间内发生变化，给高加带来负面影响。所以不仅要在设计环节与制造环节保证其质量，同时也要做好后期维护工作，让高加可以持续且平缓的运行。
二、高压加热器泄漏对汽轮机运行的影响
某电厂汽轮机高加是利用高中压缸抽汽，通过加热器传热管束即U型管，让给水和抽汽进行热交换，从而使给水加热，提高锅炉给水温度，以提高机组的效率。高压加热器水侧压力远高于汽侧压力，如果传热管束即U型管有泄漏，高压内给水会进入高加汽侧，导致高加水位升高，传热恶化。高压加热器泄漏对机组造成有如下影响：
1.高加出现泄漏，泄漏管周围管束受高压给水冲击而导致泄漏管束增多，泄漏就会更加严重，如不能及时将高加解列，那么损坏管子数量将大大增加。
2.当高压加热器水位急剧上升时，如果水位高，那么汽测水位将淹没抽汽管道进口，高加内给水将通过抽汽管道进人汽缸，造成汽轮机水冲击或上下缸温差大等事故。
3.高压加热器解列之后，锅炉给水温度剧降，汽轮机主蒸汽压力下降，为了维持机组负荷，要增加煤量，同时也要增加锅炉风机出力，致使炉膛过热，主再热汽温升高，这必然是机组煤耗增加，热耗相应增加，厂用电率也增加。
4.高压加热器停运后，汽轮机相应抽汽关闭，汽轮机末几级蒸汽流量就会增大，导致末几级载荷增大，加快老化破损。
5.高压加热器停运后，汽轮机相应抽汽突然关闭，汽轮机抽汽口后的各级叶片轴向推力将增大，可能导致汽轮机轴向位移大而跳机，即使未到跳机程度，也要限制机组发电负荷，保证机组安全，那么就损失发电量。
6.高加泄漏解列，直接影响高加投用率指标。
三、高压加热器泄漏原因分析
1.高压加热器U型传热管的材质质量差，安装工艺不过关。
2.高压加热器传热管束受高温高压汽水的长期冲刷侵蚀，管壁变薄，钢管与管板间的胀口受腐蚀而松弛，导致出现漏点。
3.高压加热器的每次启停都有严格的运行标准，如果运行人员责任心不强，启停操作时不严格执行运行规程，未充分暖管，升温率控制不当，就会导致高温高压的蒸汽进人高加后，厚管板与薄管束之间受热不均匀，而产生巨大的热应力，使管束热变形。
4.高压加热器正常运行时水位调整不力，引起高加水位波动，如果水位过高导致汽水返进入蒸汽通道，水被蒸汽吹散成大直径的水滴冲刷管束;水位过低造成疏水冷却段汽、水两相流动冲刷管束，这两种情况都有可能造成高压加热器泄漏。
5.检修质量不过关也是引起高加泄漏的主要原因之一，检修工艺差引起重复泄漏，增加高加解列次数，影响高加寿命。高加泄漏的出现是个长期过程，出现泄漏的周期与设备运行和设备检修密切相关。某电厂机组高加在正常运行中曾多次出现钢管泄漏或焊口泄露，也出现疏水管道振动、高负荷下疏水水位无法维持的现象，查阅近年台帐，可以发现高压加热器泄漏主要是钢管爆漏引起的居多，而爆漏的钢管主要是在抽汽进汽口附近的部分。由此可见，高压加热器泄露与正常运行中高加水位保持过低有密切关系，因高加水位低会使加热蒸汽通过疏水冷段进入疏水管道，存在高加疏水汽水两相介质流动;再者，某电厂机组高加疏水至除氧器的管道架空较长，该高加的疏水调门设计为角式，长时间运行后出现阀内件磨损，疏水调门的调节性能偏离设计值，致使高负荷下高压加热器水位无法维持在正常范围内，导致疏水管道内有汽水两相介质流动。高加疏水管道内部形成的汽水两种介质流动，管内流动阻力剧烈增大，出现水冲击现象，引起疏水管道振动，再加上疏水管道两相流动介质的流程较长，导致振动越加剧。高加疏水管道的振动同时也引起高加内部管束的振动，致使钢管与隔板长时间碰磨而极容易造成钢管爆漏。
四、案例
1.工程简介。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以某火电厂为例，该火电厂共计有2台135MW机组高压电热器，其形式为立式的U形管高压电热器，所有的电热机组都配备两个高加。高加具备蒸汽冷却段以及疏水冷却段这两个层次，其中的输水冷却段一般均采用逐级自流的形式流经下一级的加热器中。135MW机组高加切除运行，则机组的供电煤耗会明显提升，大约比传统的工作模式多3%的煤炭消耗量，影响了机组发电经济性。在表面高加水侧压力影响下，如果项目管系出现泄漏会影响给水系统的正常运转，导致给水系统进入到壳体当中，如果工作人员没有在短时间内发现该问题，会出现汽侧满水情况。水体会沿着抽气管道灌入到汽轮机中，影响汽轮机组正常振动，还会影响到汽轮机轴弯曲度，产生恶性事故。以某火电厂的情况为基础，对火电厂汽机高加泄漏产生的原因进行分析，并提出对应的解决方案。
2.当下高加运行过程中存在的问题与影响阐述、高加正常运行时，不论是汽侧位置还是水侧位置，其温度与压力都比较高，这种情况对高加设计、高加选料以及造价制造、安装等环节提出了相当高的要求。高要求与当下一般的生产技术形成了鲜明的对比，导致多环节都没得到理想的处理，影响高加系统的正常运行。对某火电厂高加系统日常运行所存在的问题进行观察与判断发现，管系泄漏与水路管束梗塞等，影响着高加的正常使用。
3.高加内管束泄漏的发生原因与处理方法。（1）管板位置发生形变的原因及处理方式。因为高加管板水侧位置的压力比较高，但温度较低，所以汽侧位置压力低，且温度高。在对高加进行设计与制造过程中，如果高加位置管板厚度不足以满足设备运行的基本需求，管板绘制必然会产生汽侧鼓凸问题，并发生形变。如果机组负荷出现一定的变化，且集中表现在调峰幅度年夜以及调峰速度过快，导致负荷突变的情况下，高加水侧的压力也会随着负荷的变化而产生改变。所有的改变都会影响管板的正常使用，并导致管板位置发生变形，影响最终使其出现管束胀口泄漏等问题。（2）设备制造质量不达标的原因及处理方式。高加管板的材质一般都会首选合金钢板，选定板材之后在板上适当的堆焊一些低碳钢材料。钢管会选择爆炸胀接技术来处理，胀接的位置选择在管板上方位置，但是经常会出现堆焊技术不达标，导致焊接出现缺点的情况。某电厂的高加没有出现汽水侧放空气门的情况，所以设备在运行的过程中可能会出现气体聚集的情况，严重影响着系统的加热效果，并导致钢管出现受热不均等情况。相关工作人员对高加设备运行对应的电厂进行调查发现，许多厂内都存在类似的问题，影响着系统的正常运行。（3）设备堵管工艺问题的原因及处理方式。目前最常见的堵管工艺就是利用锥形塞来对堵管进行焊接，在打进锥形塞的过程中，锤击气力比较年夜，导致管孔的位置发生变形，如果情况比较严重，可能会导致其出现损坏等问题，并产生新的孔体泄露。堵管工作开展的过程中，如果管体检修工艺不达标，可能会影响到临近位置钢管以及管板毗连的位置产生损坏，情况严重的时候还有可能会出现气孔等问题。（4）设备高加换热管材泄漏产生的原因及处理方式。设备发生冲洗侵蚀问题的主要原因，就是因为设备加热器内部部分出现汽水相留的情况，导致设备钢管外壁的位置被反复冲刷，时间长了会逐渐变薄，最终发生穿孔等情况，不仅增加了给水压力，同时也导致发生鼓破等问题。如果过热蒸汽冷却段及其出口位置蒸汽情况难以达到过热度需求，便容易发生相关问题。加热器输水水位的如果比较低，或者出现无水位等情况，也会导致出现闪蒸等情况。若高加内的管道发生泄露，则高压给水系统会从泄露的位置进入到汽侧。高加疏水的冷却段也经常出现闪蒸的问题，影响汽水状态，导致汽水出现两相流冲洗的情况。项目运行前期，如果相关负责人个人责任心较弱，则高加水位会自动调节，但是会出现低水位运行的问题。在高负荷跳机的状态下很容易出现闪蒸，所以要对钢管位置进行冲洗，才能避免上述情况的发生。
五、预防措施
1.机组启动时检漏预防。机组每次启动时，可利用锅炉强迫上水的机会，将高加汽侧水位放至零，关闭高加汽水两侧疏水门、放水门及与低加联络的疏水门，启动凝结水、给水系统，密切注视高加汽水位变化，若水位上涨，立即停运，解体检漏处理。
2.端口泄漏预防。制造时应保证高加管板有足够的厚度，采用良好的管孔加工、堆焊、管子胀接焊工艺。检修时要有正确的堵管工艺，水侧要安装安全阀以防止超压。运行中要使高加在启停时的温升率、温降率不超过规程规定。
3.管束泄漏预防。（1）冲刷侵蚀预防。限制汽侧蒸汽或疏水的流速，防止疏冷段内闪蒸；蒸汽冷却段出口蒸汽要有足够的剩余过热度；防冲板的固定要牢固，面积要足够，材质要好；保持汽侧水位正常，禁止低水位或无水位运行。（2）管子振动预防。在高加汽侧安装汽侧安全门；限制汽侧蒸汽或疏水的流速；管束间距要足够大，这一方面可降低汽侧流速，另一方面也可减少管子互相碰撞摩擦损坏的可能性。（3）管子给水入口端的侵蚀预防。限制给水流速，当停用一列加热器或加热器堵管数量较多时，都会使管内流速明显增大，这时应让一部分给水经旁路进入锅炉或降低机组负荷；控制给水含氧量小于7μg/L，控制给水pH值在9.2～9.6之间。（4）腐蚀预防。选择材料时，要使机组成为无铜系统；要有完善的放空气系统，在管道连接上一般不要采用逐级串联的方式，以防不凝结气体在压力较低的加热器中积累；保证放空气系统的正常工作，在启动时，水侧、汽侧应排净空气，给水水质要合格；出厂时要有良好的防腐措施，防止贮运过程中的腐蚀，对碳钢管加热器，通常对汽侧和水侧均采取冲氮防腐的办法；加热器停用时，通常根据停用时间的长短，分别采用冲水、充气或冲氮的防腐措施，在水侧适当调节除氧水的pH值，以起保护作用。（5）超压爆管预防。水侧应安装安全阀。（6）制造材质、工艺不良引起管子泄漏的预防。加强监造，确保管壁厚度至少在2.0 mm以上，以提高抗冲刷能力；组装前要对每根管子进行探伤、水压试验等检验；U型管应热处理、无直观缺陷；管板孔精度、公差和同心度应符合技术要求，管孔倒角或倒圆应光滑无毛刺。
总之，找出高泄漏的原因，从运行、维护两方面采取措施，取得良好效果，修复后的高投入率达到99%以上，经济效益显著，对同类型机组具有一定的参考价值。
参考文献
[1]王兰.浅谈火电厂汽机高加泄漏原因分析及处理.2018.
[2]张丹，火电厂汽机高加泄漏原因分析及处理研究.2017.
论文作者:郭雁
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：疏水论文; 加热器论文; 机组论文; 水位论文; 高压论文; 汽轮机论文; 火电厂论文; 《电力设备》2019年第20期论文;