600MW机组高压加热器泄漏判断及预防

贺 帅

天津大唐国际盘山发电有限责任公司发电部 天津市

一、异常现象

机组运行在额定工况下，#1、#2、#3高压加热器（以下简称高加）正常疏水调门开度较上一年同期大幅增加，#3高加至除氧器疏水量超过设计数据。遂将高加解列并隔绝，经灌水查漏后发现有7根管束发生泄漏。

由于高加泄漏，水侧大量漏入汽侧并通过疏水逐级自流进入除氧器。在相同负荷工况下，给水泵转速增加、出口流量增大，汽前泵出口给水流量与省煤器入口流量偏差增大。高加疏水调整门开度以及疏水流量明显增大，如果泄漏量再增大，可导致高加水位高信号报警，事故疏水门频繁打开，泄漏严重时保护动作，高加退出运行。传热恶化，给水温度下降，疏水温度增加，高加下端差增大。泄漏严重时，就地有明显的泄漏声。

二、高压加热器泄漏原因分析

1.腐蚀

影响高加及其管束腐蚀的主要因素有给水含氧量和pH值，此外若高加运行过程中汽侧空气排放不完全使得高加管子的外壁受到腐蚀。

2.水侧压力突变

引起高加水侧压力异常的因素有给水压力、流量突变，引起高加内压力突变，如汽机掉闸、锅炉安全门拒动、高加投运前未注水升压、给水泵掉闸、高加保护动作等情况，高加管系承压突升或突降，使设备损坏。

机组运行中高加停用时，如果给水进出口阀门关闭严密，而进汽阀有泄漏时，被封闭在加热器管侧的给水受到漏入蒸汽的加热，会使管束内的水压大幅度上升。若水侧未安装安全门或安全门拒动时，过高的压力会使管子鼓胀而变粗开裂。

3.冲刷侵蚀

当蒸汽的流动速度较高且汽流中含有大直径的水滴时，高加换热管外壁受到汽、水两相流的冲刷，管壁逐渐变薄从而发生穿孔或受到给水的压力而引起鼓破。当高加内某根管子发生损坏泄漏时，高压给水从泄漏处以极大的速度冲出会相邻近的管子，从而造成冲刷破坏。另外，防冲板材料和固定方式不合理，在运行中破碎或脱落，失去防冲刷保护作用，管壁受到蒸汽或疏水的直接冲击。

4.振动

高加投运时因暖管不充分，蒸汽带水发生水击现象或给水温度过低、机组超负荷等情况下通过加热器的蒸汽流量和流速超过设计值较多时，具有一定弹性的管束在流体扰动力的作用下会产生振动。当激振力的频率与管束自然振动频率成倍数关系时，将引起管束共振，使振幅大大增加，导致管子外壁与隔板管孔连接处受到反复作用力造成管束损坏，在高压水的作用下管子会发生破裂。另外，支吊架松动、管道布置不合理，会造成管束与高加本体振动不同步引起断裂而泄漏。

5.热应力

高加在启停过程操作不当、调峰时负荷变化率太快、主机或加热器因故障而骤然停运高加时，都会使金属温升率、温降率超过规定值，使高加的管子和管板受到较大的热应力，管子和管板相联接的焊缝或胀接处发生损坏，引起端口泄漏。又因厚实的管板与较薄的管束之间吸热速度不同步，吸热不均匀,常导致管子与管板的焊缝或胀接处损坏。此外，在高加停运时，高加内上部管束温降滞后，上下部管束间产生较大温差，产生热变形而造成损坏。

6.材料与检修工艺不良

管子材料不良、管壁簿厚不均、组装前管子有缺陷、胀口处过胀、管子外侧有拉损伤痕等，若遇到高压加热器工作状况异常，就可能导致劣质管子发生泄漏。在检修时，一般常用锥形塞焊接堵管，捶击力量太大，引起管孔变形。在焊接过程中，如预热、焊缝位置及尺寸不合适，都会造成邻近管子与管板连接处的损坏，使之出现新的泄漏。若没有及时对泄漏管子周围进行保护性的堵管及补焊，则会因残余应力过大而导致焊口泄漏。

三、高压加热器泄漏预防措施

1.腐蚀预防措施

出厂时要有良好的防腐措施，防止贮运过程中腐蚀，对于碳钢管加热器，通常对汽侧和水侧均采取充氮防腐的办法。在机组启动过程中，高加水侧、汽侧应排净空气，并加强水汽质量监督，调整除氧器除氧效果、合理地使用加药系统和排污系统，保证给水水质及蒸汽品质合格。加热器停用时，通常根据停用时间长短，分别采用充水、充汽或充氮措施。

2.水侧压力突变的预防措施

水侧应装设安全阀并定期校验安全阀动作值。加强监视和调整，保证机组、特别是给水系统正常运行，减少机组运行中系统故障引起的高加压力突变。若高加解列，应切断高加汽侧和水侧，检查抽汽逆止阀、电动门是否已关严，防止蒸汽继续进入壳体对不流动的给水进行加热从而引起管子变形。

3.冲刷预防措施

限制壳侧蒸汽或疏水流速，防止疏水冷却段内发生闪蒸。蒸汽冷却段出口蒸汽要有足够的剩余过热度。保持壳侧水位正常，禁止低水位或无水位运行。若高加泄漏，应尽快退出运行以防因泄漏喷出的高压水柱冲刷周围管壁。防冲板固定要牢固，面积足够，材料要好。

4.振动预防措施

投退高加时，应充分暖管，缓慢开启抽汽电动门，避免大量蒸汽直接进入。限制壳侧蒸汽或疏水流速。管子间距要足够大，限制管束自由段长度。加强对系统支吊架的检查，穿墙管道，应与墙壁保持垂直，保证其牢固稳定，避免因外力作用引起高加管道振动。

5.热应力预防措施

在机组启停过程中，尽可能使高加随机滑启滑停，此时给水温度和抽汽温度随负荷变化，变化率相对平缓，高加本体及其管道就能均匀地受热或冷却，相应的应力就减少。在机组运行中投运高加时，应先投水侧，再由低到高投入汽侧，充分暖管，严格控制给水温升率，应＜56℃/h。机组运行中停运高加时，应由高到低停运汽侧后再停运水侧。

6.材料差与检修工艺不良引起管子泄漏的预防措施

管壁厚度应＞2mm，以提高抗冲刷能力，组装前要对每根管子探伤、水压试验等检验。U形管应热处理、无直观缺陷。管板管孔应保持一定的粗糙度、公差和同心度，管孔倒角或倒圆应光滑无毛刺。高加停运检修时，对于存在泄漏的端口，要先刮去原有的焊缝金属再进行补焊，并适当热处理，消除热应力。对于管子本身泄漏，要先查清管束泄漏形式及位置，并选用合适的堵管工艺，将被堵管端头部位进行良好处理，使得管板和管孔保持圆整、清洁状态并与堵头有良好的接触面。管与管板连接处有裂纹或冲蚀情况时，要去除端部原管子材料及焊缝金属，使堵头与管板紧密接触。