高压加热器在线检修期间快速冷却技术研究

李明志，刘海昌

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江宁波315722）

高压加热器在线检修期间快速冷却技术研究

李明志，刘海昌

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江宁波315722）

机组运行期间，加热器发生泄漏被迫在线解列检修时，在不改变高压加热器热力系统的基础上，将汽轮机快冷装置加热后的压缩空气引入高压加热器，通过控制快冷装置出口压缩空气温度，对加热器进行快速冷却。使用该技术可以在较短时间内降低加热器金属温度，缩短加热器冷却及抢修时间，使加热器可快速恢复使用。由于加热器快冷技术的使用，加热器冷却过程中的金属内外壁温降速度均匀、温差小，保证加热器金属特性，并避免因加热器冷却不当造成的加热器损坏。

高压加热器；在线检修；快速冷却

0 引言

高压加热器（以下简称高加）是发电厂热力系统的重要组成部分，高加的运行状态对机组运行的安全性和经济性都有极其重要的作用。根据某超临界汽轮机热平衡图，解列末级高加将增加热耗约50 kJ/kWh，解列整个高加将增加热耗约220 kJ/kWh。若高加泄漏，不仅会影响机组的经济性，而且还会危及机组的安全运行，严重时可能引起汽轮机水冲击事故，所以运行中一旦发生高加泄漏，必须紧急处理。但高加停运后其金属温度较高,检修人员不能立即进行检修工作，必须等冷却到一定温度之后。按以往检修记录，高加自然冷却时间为72～96 h，停用时间较长，对发电企业的经济效益将造成较大损失[1]，因此缩短高加的冷却时间、实现快速冷却具有重要意义。本文主要介绍高加事故检修期间，在不改变高加热力系统的基础上，利用汽轮机快冷装置将压缩空气加热后引入高加，通过控制快冷装置出口压缩空气温度实现的加热器快速冷却技术。

1 高压加热器概况

某厂回热系统采用“三高四低一除氧”的热力循环系统，且3台高加采用整体大旁路热力系统。任意1台高加故障时，需整体解列。3台高加均为卧式三段冷却表面式加热器，技术参数见表1。高加本体主要由壳体、半球形封头、水室、管板以及各种接口组成。高加汽侧在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。过热蒸汽进入壳体后即可加热上部主螺管内的给水，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口疏流。高加水侧设防冲刷（稳流）装置，安装在水侧入口管端部，以防止给水进入高加管束时对管束端部造成冲蚀，起到稳流、防冲蚀作用。水室管板一般为整锻式结构，水室隔板为独立式包壳结构，一端与水室管板焊接在一起，出口与给水出口管焊接在一起。

表1 高压加热器设计参数

2 高加在线检修期间快速冷却技术研究

2.1 快速冷却技术研究的必要性

高加水室隔板为独立式包壳结构，水室管板厚度为730 mm，水室壳体厚度为180 mm，而水室隔板壳体厚度仅6 mm，当高加事故停运时，若用除盐水强制冷却，管板和壳体温度下降速度较慢，管板和壳体的收缩与水室隔板的收缩不同步，隔板因此要承受来自管板和壳体收缩的综合作用力。另外，管板胀接长度为25 mm，且管口处密封焊较薄，因强制冷却引起的加热器收缩不均匀，可能导致管板焊口拉裂。高加由于强制冷却，筒体金属内外壁温差增大，会在高加金属内壁产生附加应力，当这种热应力大到一定程度，可能使高加发生弯曲变形。特别是高加管板边缘处，当高加内壁收缩与膨胀不一致时，会增加高加管口泄漏的危险。

高加因其金属厚壁构造设计，正常运行期间温度较高。以泄漏风险最高的3号高压为例，正常运行期间温度约为210℃，运行期间一旦发生加热管管口或者人孔门泄漏，根据以往经验，需自然冷却72～96 h后方可进行检修工作，延长了高加停运时间，使回热系统热效率降低，因此有必要寻求高加在线检修期间安全、可靠的快速冷却方法。

2.2 技术原理

高加解列后根据加热器实际运行温度，可利用汽轮机快冷装置将压缩空气加热后引入高加汽侧，压缩空气由高加抽汽口（尽量靠近高加）进入，分别流经高加的蒸汽冷却段、蒸汽凝结段及疏水冷却段（如图1所示），由正常疏水管道排出，通过控制快冷装置出口介质温度的变化快速降低高加温度。高加水侧开人孔冷却。

图1 高压加热器汽侧结构

2.3 高加快速冷却装置的安装

高加采用给水“大旁路”、疏水逐级自流系统，事故工况下通过给水三通阀同时解列3台高加。高加快速冷却介质经机组快冷装置加热后，由靠近高加筒体部分抽汽管道进入高加汽侧。流经蒸汽冷却段、蒸汽凝结段、疏水冷却段后通过正常疏水管道排入安全门后管道，如图2所示。高加快冷联箱与机组快冷装置通过Φ108管道联通，联通管道截止阀需倒装，避免机组正常运行期间阀盖承压，引起阀门泄漏等缺陷。高加快冷联箱分别通过Φ57管道与3台高加抽汽管道联通，阀门同样要求倒装。冷却介质冷却加热器降温后，通过安全门排气管道排入大气。正常疏水与安全门出口管道采用Φ57管道连接，阀门要求正装。高加快速冷却装置热力系统简单、投入少、易操作，机组热力系统正常运行时关闭快冷装置供气阀门，保证原热力系统不受影响。

图2 高压加热器汽侧冷却流程

2.4 高加快速冷却装置应用分析

高加解列后，高加快冷装置投运过程中，应关闭高加抽汽电动门、逆止门及其疏水门，关闭高加正常疏水及排空气门，开启高加事故疏水门，待高加疏水排净后关闭，以保证每台高加汽侧成为独立、密封的系统。高加停运后壳体的金属温度仍较高，为减小高加在整个快速冷却过程中的热应力，防止高加受到热冲击，必须严格控制高加冷却时的温降速率。按照制造厂规定，要求高加停运时温降率不大于100℃/h。汽轮机快冷装置出口压缩空气温度可在20～350℃范围内调节，完全能够满足高加温降和温差控制要求，快冷投入时应根据高加实际运行温度情况控制快冷联箱温度。一般设置快冷装置联箱温度高于高加运行温度5℃，流量控制20 m3/min。以3号高加为例，其冷却过程如表2所示。部件产生热冲击，避免强制冷却过程中高加管路、管板振动问题，减少高加内外壁的热应力。

3.2 经济性分析

从经济角度看，高加的停运将使给水温度降低，同时冷源损失增大，相当于减弱了回热抽汽的回热效应，降低了热力循环的经济性。对于超临界600 MW机组，高加解列后汽轮机热耗与最经济工况的热耗相差达220 kJ/kWh。高加快速冷却技术的使用，使高加提前约70 h恢复并列使用，经核算可节约标煤约315 t，按标煤单价860元/吨计算，可节约27万元，而加热器快速冷却系统投入费用约7万元，经济效益明显。

高加快冷技术的实施可与加热器查漏同时进行，在高加汽侧投入快冷后，水侧压力、温度降至安全范围时，可开启人孔门进行加热器管路查漏工作，不必另对高加进行打压查漏，也在一定程度上缩短了检修时间。

表2 3号高加温降对比数据

3 高加快速冷却技术安全、经济性分析

3.1 安全性分析

高加快冷技术的应用，可以避免直接用除盐水通入高加进行强制冷却造成温度突变而对金属

4 结语

高加作为机组回热系统的重要组成部分，解列后将严重影响机组的经济性。高加事故解列后，将由汽轮机快冷装置加热后的压缩空气引入高加，通过控制快冷装置出口压缩空气温度对高加进行快速冷却，缩短了高加冷却时间，提高检修效率，实现高加提前并列运行，提高机组经济性。另外，高加快冷技术可保证设备的安全性，消除了原有高加检修冷却方法的弊端。

[1]王国忠，顾彤．赵宏伟．高压加热器快速冷却技术研究与应用[J]．电站辅机，2006，09（03）∶19-22．

（本文编辑：徐晗）

ResearchonRapidCoolingTechnologyduringOnlineMaintenanceofHigh-pressure Heater

LI Mingzhi，LIU Haichang
（Zhejiang Datang Wushashan Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315722，China）

During units operation，the heater has to be disconnected for online maintenance due to leakage. On the basis of not changing thermal system of high-pressure heater，the compressed air heated by fast cooling device is introduced into high-pressure heater.By temperature control of compressed air from outlet of fast cooling device，the heater is cooled fast.The technology can be used to decrease metal temperature of heater in short time and reduce the time of heater cooling and maintenance so that the heater can be resumed sooner.With the fast cooling technology of heater，temperature of internal metal wall and external wall of heater decreases equally with little differences，which therefore ensures metal property of heater and prevents heater damage due to inappropriate cooling.

high-pressure heater；online maintenance；fast cooling

TK228

：B

：1007-1881（2014）12-0046-03

2014-07-21

李明志（1968-），男，河北唐山人，高级工程师，从事火电厂汽机设备管理工作。