摘要：高压加热器是各个火力发电厂汽轮机回热系统的重要设备，高压加热器的正常运行直接影响整个机组的运行经济性与运行安全性。高压加热器的泄露问题始终是影响火电厂330MW机组的主要原因。本文简单阐述了中国神华能源集团有限公司国华惠州热电分公司火电厂330MW机组高加热器的泄漏问题。
关键词：火电厂330MW机组；高压加热器；火力发电厂汽轮机回热系统；泄漏问题
高压加热器运行过程中常因为各种原因导致泄漏故障。有统计学数据显示，高压加热器中的表面式加热器的泄漏故障问题发生率仅低于锅炉四管故障率，在所有发电厂的热力设备故障中占30％[1]。高压加热器发生故障并停止运行后，会增加发电机组的发电煤耗率，有研究指出，其提高的发电煤耗率大概在7g/KW•h，泄露情况严重时还会导致水沿抽汽管道逐步返回汽轮机内部，进而导致水击事故。高压加热器内含内置式蒸汽冷却段与疏水冷却段、蒸汽凝结段，蒸汽冷却段利用蒸汽的过热度，在蒸汽集态不变的条件下加热给水，以减少加热器内的换热端差，提高热效率。疏水冷却段利用刚进入加热器的低温水来冷却疏水，既可减少本级抽汽量，又防止了本级疏水在通往下一级加热器的管道内发生汽化，排挤下一级抽汽，增加冷源损失[2]。蒸汽凝结段则是通过蒸汽凝结达到潜热加热给水的目的，让疏水温度下降到把饱和温度以下。是以，若发生高压加热器的泄漏问题，则严重影响电机组电力系统的正常运行。
1•原理
本公司（中国神华能源集团有限公司国华惠州热电分公司）所应用的330MW机组高加热器工作原理如下：锅炉给水采用除氧器进行加热除氧，然后通过三个高压加热器加热，给水从高压加热器出来后，水温度已经加热到了系统要求的温度，随即进入锅炉，并继续给予增压加热。给水首先进入高压加热器汽侧的过热段，充分利用高压加热器的蒸汽过热段，通过即将离开过热段的给水和换热管的热交换，进一步升高给水的出口温度。在过热段冷却到蒸汽接近饱和度的时候进入饱和段，与给水进行二次热交换，进而提高给水的温度，让蒸汽逐步冷凝或者直接凝结为疏水，汇集到壳底部。在疏水的凝结段会因为压差的作用，将饱和段已经凝结的疏水逐步引导至疏水凝结段，利用刚高压加热的给水和换热管道实施热交换，让疏水温度逐步下降到设计值，在一定程度上可以提高给水的温度。
2•案例及分析
自2014年1月至2019年12月，本公司的火电厂330MW机组高压加热器一共发生1次泄漏故障。该次泄漏故障的泄漏根数为1根，围堵数量为2根，一共堵漏的数量有3根。从案例可看出，本公司所应用的高压加热机组运行比较稳定可靠，发生泄漏故障的频率不高，近6年一共只发生一次故障。从设备原理看，本公司的高压加热器机组发生泄漏时，因水侧压力比汽侧压力高很多，所以给水在进入汽侧之后，水位明显上升，导致疏水门自动开始疏水，令疏水进入凝汽器，进而导致系统传热恶化，给水温度降低，传热端差升高，进而降低了高压加热的效率[3]。
从安全角度看，若高压加热器发生了严重的泄漏故障，则给水压力远远大于汽侧压力，给水进入后，高压加热器的水位明显升高，若工作人员未及时发现这一现象或是发现这一现象后未及时上报领导，及时处理这一情况，及时进行保护失灵等，则会导致高压加热器满水，内部的给水则会通过高压加热器的油气管道进入汽轮机的汽缸中，进而会诱发汽轮机水击事故。在高压加热器发生严重泄漏并解列后，给水温度会因为没有外部蒸汽的加热从而下降，温度会降到160℃以下，这样锅炉一侧产生的主要蒸汽流量则会显著减少，但相应的燃煤量供给则会增加，相应的风机出力也会上升[4]。只有两者发生变化，才能够保证发电机组的负荷需求。但是，在这种情况下，发电机组的热耗量也会升高。在解列高压加热器后，可以发现汽轮机中间级的抽汽中没有蒸汽流出，所以进入汽缸后，做工蒸汽明显增加，末几级的蒸汽流量明显增大，叶片侵蚀加剧。高热加热器在停运之后，若是维持发电机组的出力，则监视段的压力会升高，停用的抽汽口各级叶片、隔板的轴向推力也会增加[5]。
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3•高压加热器的泄漏发生原因
有关高压加热器的常见泄漏原因较多：（1）高压加热器内部的管材被高压加热器热管的汽侧、水侧温差导致的热应力影响，是导致高压加热器换热管泄漏故障的主要原因。尤其是刚投入运行的高压加热器，换热管所受的热应力很大，所以高压加热器在刚投入运行之后发生泄漏故障的现象非常多，这些现象充分证实了热应力对高压加热器的影响[6]。（2）高压加热器的疏水段疏水与过热段蒸汽持续冲刷造成泄漏故障，现今很多公司的高压加热器的蒸汽进汽口、疏水进水口都安装了相应的防冲刷挡板，但是并不能有效的阻挡蒸汽对高压加热器蒸汽管的冲刷，也不能减少高压加热器的机械损伤。因为高压加热器的管道中有封闭蒸汽过热度段，过热段将腔室封闭后，会导致局部损坏，蒸汽会从裂缝中漏出，进而冲刷换热管外壁，最后导致换热管泄漏故障。（3）因人员因素或是设备因素导致高压加热器的端差调整不及时，进而导致高压加热器的端差增大，进而导致换热管被增大的热应力冲击，进而影响换热管的使用寿命。（4）高压加热器在停运期间查漏堵焊时，检修的质量未达到相应标准。比如焊接工艺不合格，导致堵焊过的高压加热器换热管泄漏。焊接工艺不合格，或者未按照影响的堵漏焊接工艺要求进行相关操作，焊接人员的水平比较差等因素都会造成泄漏故障。（5）发电机组的负荷变化速度过快，在外界电网的负荷要求发生变化后，发电机组所设置的负荷变化率也需进行相应的调整，若变化率不符则会造成泄漏故障。变化率过大，则会导致汽轮机的抽汽温度。抽汽压力发生一定的变化。进而导致给水温度出现滞后期，进而导致管口焊接部位、换热管被强大的热应力冲击，继而导致泄漏故障。
4•防范对策
（1）根据泄漏故障的发生原因，在负荷更改过程中，令机组的负荷变化率始终维持在相应的规定范围中。在高压加热器因为各种事故需要紧急停运的过程中，首先切断高压加热器的给水，切至旁路，预防锅炉断水，而后快速关闭抽汽电动门与止回阀。确认阀门关闭严密后，预防给水切断后蒸汽继续进入壳体，导致的热变形。在设备进行检修时，进行自然冷却，冷却过程中不可使用灌冷水的方案强行冷却，冷却过程中必须严格遵循要求，严格控制温度下降，保证温度下降的速度始终维持在小于等于2℃/min的范围内。
（2）减少异物、机械冲击对高压加热器的损害，需加强高压加热器的检修工作，预防异物遗留在高压加热器内部中，对加热器造成损害。在高压加热器运行过程中，需始终维持平稳的机组负荷变化，预防负荷过大造成的机械冲击。
5•结束语
导致高压加热器泄漏故障的原因较多，操作人员应根据实际情况及时实施相应的预防措施，减少高压加热器的泄漏故障发生率。
参考文献：
[1]赵东旭.火电厂330MW机组高加热器泄漏问题分析[J].设备管理与维修，2017，0（15）.
[2]郝福龙，王微，崔怀明.330 MW机组高压加热器人孔门泄漏原因分析与改进措施[J].内蒙古电力技术，2009，27（2）：14-15.
[3]余绍宋.330 MW机组高压加热器温升低的原因分析及处理[J].浙江电力，2006，25（5）：52-54.
[4]郑效宏.330MW机组高压加热器水室隔板的改造[J].电力系统装备，2010，（9）：80-81.
[5]施志敏.330MW机组高压加热器泄漏原因分析及对策[J].中国设备工程，2019，（3）：103-105.
[6]罗晶.330MW机组高加蒸汽冷却器泄漏分析及处理[J].华东电力，2012，40（1）：144-146.
论文作者:宋春晖
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/15
标签：加热器论文; 高压论文; 疏水论文; 蒸汽论文; 机组论文; 故障论文; 温度论文; 《电力设备》2019年第19期论文;