汽轮机加热器泄漏原因分析及对策

荆喆

摘 要：加热器是发电厂的一种主要辅助设备，一旦故障，将直接影响到发电厂的经济性和安全性。研究表明，U型加热器管系泄漏是许多故障停运所占比例较大的一类，主要分为管子本身泄漏和端口泄漏。文章结合洛阳石化1#机低加泄露，对我厂加热器泄漏原因进行了分析，并针对不同泄漏原因分别给出了相应对策。

关键词：加热器；泄漏；原因；对策

1 概述

给水回热加热系统是利用汽轮机的中间级抽汽去加热锅炉给水，由于回热抽汽不进入凝汽器，这部分蒸汽不产生冷源损失，使冷源损失减小。同时，使给水温度得到提高，炉内换热温差降低，减小了不可逆损失，这样机组的热效率得到提高。

2 加热器泄漏的原因分析

U型管加热器内部管系泄漏主要分为管子端口泄漏和管子本身泄漏（管子与管板胀接、焊接处泄漏）。

我厂1#机组所使用的低压加热器水侧最大设计压力为1.47MPa，高压加热器为17MPa，在机组运行中，凝结水压力和给水压力达不到允许的最大压力，因此，首先排除管子超压爆管的可能，再对其他可能原因进行分析。

2.1 管子端口泄漏原因

2.1.1 热应力过大

1#机高加泄露的很大原因就是由于热应力过大。加热器温降率的允许值为1.7～2.0℃/min，温升率的允许值为2～5℃/min，当加热器不随机启动和退出时，由于汽侧阀门只能全开或全关，没有中间位，蒸汽投入和退出过快可能会导致温升率或温降率超标值。因管子管壁薄，收缩快，管板厚，收缩慢，导致管子与管板的胀接处损坏。

2.1.2 管板变形

管子与管板通过胀接相连，管板变形会使管子的端口发生泄漏。加热气管板水侧压力高、温度低，汽侧则压力低、温度高。如果管板的厚度不够，则管板会有一定的变形，会使水从管子和管板的间隙泄漏。

2.2 管子本身泄漏原因

2.2.1 汽水冲刷

当蒸汽的流动速度较高且汽流中含有大直径的水滴时，蒸汽夹杂着水滴撞击管子外壁，使管壁受汽、水冲刷变薄，发生泄漏。在运行中，由于各种原因，1#机经常会进行电负荷的调整，当负荷突然降低时，汽侧压力降低，使得汽侧凝结水自沸腾，造成汽水冲刷；而负荷突然增加时，汽侧压力升高，过热蒸汽冷却段内部及其出口的蒸汽达不到设计要求的过热度，也会引起汽水冲刷。加热器的疏水水位过低或无水位或疏水温度过高，疏水进入下一级加热器时就带有蒸汽，或者蒸汽直接进入下一级加热器冲刷管壁造成损坏。我厂低加在疏水阀前加装了气液两相阀，而高加在正常运行时疏水上高除，因此可以排除疏水有蒸汽直接进入下一级加热器的可能。

另外，加热器也可能受到蒸汽或疏水的直接冲击。加热器的汽侧入口管壁外侧装有防护板，有的加热器防护板过小，有的防护板安装不牢固，进汽将防护板吹掉，使蒸汽的作用力直接作用在管子上，造成进汽口附近管子破裂。本级加热器疏水进入下一级加热器时由于汽侧压力低会形成疏水带汽，冲刷疏水入口附近的管子，造成泄漏。

2.2.2 管子振动

水测温度低或超负荷运行时，通过加热器管子间蒸汽流量和流速可能会超过设计值，具有一定弹性的管束在壳侧内受流体扰动力的作用会产生振动。当激振力的频率与管束自然振动频率或其倍数相吻合时，将引起管束共振，使振幅大大增加，导致管子与管板的连接处受到反复作用力造成管束损坏。

1#机高压加热器进水温度因为除氧器运行状态良好而稳定在150-155℃左右，但轴封加热器由于内漏等原因，运行情况不好，导致低压加热器水侧温度低。

2.3 管材腐蚀

低压加热器的管子材质为铜，高压加热器的管子和给水管路所用材质为碳钢，铜的腐蚀在pH值为8.5～8.8时最低，而碳钢的pH值要求不小于9.5，为避免给水管道腐蚀，不可避免地造成了低加铜管的腐蚀。

此外，1#机加热器在投用时一般不进行水侧的排空，停运时汽侧疏水排不净，高加的汽侧排空阀不关闭，高除带氧蒸汽倒回高加，氧气的存在会使管子外壁腐蚀；若给水中的氧含量过高，会造成管子内壁腐蚀，形成点蚀坑。在机组大、中型检修期间，若加热器停运时未进行防腐处理，也会造成管束腐蚀而泄漏。

3 对策

3.1 泄漏发生以后的处理措施

泄漏发生时造成加热器水位升高，水侧压力降低，送至锅炉的给水量减少。因此在发现加热器管系泄漏时要立即停运加热器，减少管子的损坏数量，减轻损坏程度。

针对频繁泄露的高压加热器，可以考虑更换为不锈钢管束。

3.2 针对加热器泄漏应采取的预防措施

3.2.1 端口泄漏预防措施

首先保证在制造上管板应有足够的厚度，有良好的管孔加工、堆焊、管子胀接、焊接工艺，此外在运行上要使加热器在启停时的温升率、温降率不超过规定，可以将电磁阀更换为电动调节阀，并在DCS上加入阀位显示，投入和退出时缓慢操作。在检修上要有正确的堵管工艺。

3.2.2 管子本身泄漏预防措施

（1） 汽水冲刷预防措施

负荷调整要缓慢，即可防止汽侧凝结水自沸腾，也可保证疏水冷却段出口蒸汽有足够的剩余过热度。严禁高加投入时疏水排至低加。可以在上级疏水入口处加装防冲板，避免疏水对管壁的直接冲刷。此外防冲板的固定要牢固，面积足够，材质要好。

（2）管子振动预防措施

尽量保证轴封加热器运行良好，机组不超负荷运行。此外可以在设计时将管子间距设计的大一些，这一方面可以降低汽侧流速，另一方面可以减小管子互相碰撞摩擦损坏的可能性。

（3）腐蚀预防措施

控制给水含氧量小于7μg/L，控制给水pH值在9.2-9.6。在啟动时，应排净水侧空气，给水水质要合格；加热器停运时，应排净疏水，高加应关闭排空阀，短时间停运应将汽侧灌满水，长期停运应用其它气体进行防腐。

3.3 提高职工的技术水平

运行人员应加强培训学习，认真操作，正确并安全地投入和切换加热器及其附属设备，使加热器能安全高效的使用。

4 结束语

加热器工作性能的好坏直接影响到整个机组的安全经济性，因此加强对加热器运行和维护，减少其漏泄率，提高其使用寿命，对整个热力发电厂具有重要意义。