汽轮机高压加热器堵漏工艺的改进

焦国军，李 刚，靳卫国，杨杰元，王永生

（华能国际电力股份有限公司上安电厂，石家庄 050310）

汽轮机组高压加热器利用汽轮机内已做过一部分功的蒸汽来加热给水，以减少排汽在凝汽器中的热损失，提高循环热效率。高压加热器能否正常投入运行，对汽轮机组的经济性和出力有很大影响。一旦高压加热器发生故障，或因严重泄漏造成壳侧满水时，有可能造成汽水倒流进入汽轮机，危及机组安全。当高压加热器停运时，对机组的热经济性影响很大。一般情况下，300MW亚临界中间一次再热机组的高压加热器事故解列后，将使标准煤耗增加14g/kWh，热耗增加4.6%［1］，限制出力10%～20%。因此，加热器的安全稳定运行将直接影响机组的安全经济性及电厂的经济效益。

1 高压加热器泄漏情况

华能国际电力股份有限公司上安电厂2号机组6号高压加热器为倒置立式、U形钢管、双流程表面式加热器，主要由壳体、水室、换热管、隔板、支撑板、防冲板、包壳等组成，于1998年投运。该高压加热器投运以来，频繁发生泄漏，尤其是近两年泄漏次数偏多，2010年全年发生泄漏4次，2011年全年发生泄漏3次，堵管率已超过10%。由于机组的6号、7号、8号高压加热器各自无小旁路（见图1），一旦发生泄漏，只能是3台高压加热器同时解列，不仅影响机组负荷和热经济性，而且影响机组的安全性。经多次堵漏后，封堵管束越来越多，甚至封堵管束连续成片，管束的抗温差、压差冲击的能力将大大降低，往往会出现越堵越漏的情形，靠传统的堵漏工艺只能治标，不能治本。

图1 高压加热器热力系统示意

2 原堵漏工艺存在的问题

6号高压加热器是给水系统的第一级加热器，其工作条件十分恶劣，必须承受给水泵的出口压力，而且U形管束汽、水两侧存在较大的压差和温差，管板式高压加热器的管束与管板结合面受很大的温度冲击，产生很大的热应力，所以管束与管板连接处的工作条件最为恶劣，容易发生管束泄漏。高压加热器泄漏的原因主要有：高压加热器启停过程中温升率或温降率超标，使管子和管板受到较大的热应力积累，造成管子和管板连接处的焊缝、胀管口处发生损坏；换热管束的外表面受到高速流动的汽水两相流的冲刷，当两相流中有大颗粒的水滴时，将对管系金属壁面产生撞击；U形管束在壳侧流体扰动力的作用下产生振动；由于堵管或焊接工艺不当，投运后原泄漏管束封堵失效；高压加热器疏水大幅度波动，引发交变热应力等。

高压加热器投运时按照由低到高顺序投运，6号高压加热器最先投运，给水对U形管束造成的冲击最大；三级加热器的疏水逐级自流至6号高压加热器（如图1所示），因此该级加热器的疏水量最大，水位调节性能较7号、8号高压加热器差，水位波动幅度大。因此，6号高压加热器泄漏在各机组中均较频繁。

高压加热器解列后，注水打压检漏，除发现原泄漏区域附近的新漏点外，还发现原封堵管束封焊有多处渗漏。

a.该部位管束位于U形管束外侧，受蒸汽给水冲刷较大，而且承受较大的热应力及振动冲击；

b.原封堵管封焊处由于多次泄漏反复补焊后，堆焊熔合区存在的应力未释放，并且熔敷金属较厚（敷焊厚度达到10mm），面积较大（该泄漏区域管束已达50根），金属内部组织疏松，应力集中产生缺陷，致使该处产生原封堵焊口处发生渗漏；

c.高压加热器设计制造缺陷致使该部位的管板焊口不足以承受如此巨大的温差及压差冲击。

3 堵漏工艺的改进

2011年12月20日，2号机组D级检修，将2号机组6号高压加热器堵漏列为重点项目。由于每焊接一次都会使管板处产生应力，降低管板的抗冲击性能，连续泄漏区域经多次封堵焊接，此部不能承受汽水两侧长时间的压差、温差冲击。为了彻底消除该部位频繁泄漏的顽疾，必须对原泄漏管束焊口处进行返修处理，消除原封堵管塞封焊处的应力。为了增强连续成片泄漏区域的强度，对连续泄漏区域的管束利用钢板封堵，由敷焊钢板承受管板两侧的压差和温差。具体工艺如下：

a.焊接工作开始之前用丙酮将待焊部位清洗干净。

b.管板焊接及管子出现泄漏需要封焊时，采用热膨胀系数和物理特性与管子管板相近的J507焊条；

c.对新泄漏管束及周围换热管进行保护性封堵，防止泄漏管束附近受损管束在运行中突然泄漏；

d.对原封堵管束处的管塞封焊进行彻底清理，打磨至与管板平齐，释放原堆焊熔合区的内应力；

e.先将新堵封焊，然后与原封焊泄漏处一起进行大面积的密封焊，焊接高度不高于管板10mm，焊完后，使用扁铲对焊口进行敲击，消除应力，打磨平整；

f.按照连续泄露管束区域形状，加工20mm厚堵板将泄漏点覆盖，周围与管板进行密封焊接，如图2、图3所示，焊完后，使用扁铲对焊口进行敲击，消除应力；

图2 高压加热器入口侧

g.焊接结束后进行着色检查，确保无裂纹；

h.封焊完毕后注水打压至1.7MPa后无泄漏，恢复安全门与人孔门。

4 改进效果

自2012年1月5日2号机组启机并网，至2013年2月2号机组停机检修，打开高压加热器人孔，检查密封堵板焊缝无冲刷及裂纹，注水打压至1.7 MPa，未发现渗漏管束，堵漏效果良好，该高压加热器连续运行14个月无泄漏。实践证明该堵漏工艺对于遏制高压加热器大面积封堵区域的泄漏效果明显，可提高高压加热器投入率，延长设备使用寿命，确保机组安全、经济运行。

5 结束语

高压加热器发生泄漏的原因复杂，不同类型的高压加热器产生管束泄漏的原因、位置可能都不相同。但是对于大多数高压加热器而言，管束泄漏大多集中于某一区域范围，而且大多存在“越堵越易漏”顽疾。通过对上安电厂2号机组6号高压加热器频繁泄漏情况进行分析研究，根据实际情况，该堵漏工艺对连续泄漏区域的管束利用钢板封堵，由敷焊钢板承受管板两侧的压差和温差，有利于消除管板连续成片封堵区域的内应力，提高管板的抗冲击能力，延长高压加热器运行周期，可为处理同类型泄漏问题提供参考。

［1］ 叶 涛.热力发电厂［M］.2版.北京：中国电力出版社，2006.