大型卧式高压加热器结构特点浅谈

胡建娟

(华西能源工业股份有限公司，四川 自贡 643000)

高压加热器是发电厂回热系统中常见的重要设备之一，它利用汽轮机抽汽来加热锅炉给水，既提高了电厂的循环热效率、节省了燃料，又对电厂的安全稳定和经济运行起到了很重要的作用。随着我国发电设备单机容量的不断扩大，电站辅机设备的发展方向已日趋高参数和大型化，大型卧式压加热器大都采用全焊接、U形管管板式的结构，与一般U形管换热器相同，主要是由水室部分、管束部分、壳体部分、支承结构4大部件组成，其中管束部分由U形换热管、拉杆、定距管、包壳、顶板、底板等将整个换热部分分为过热段、饱和段和疏冷段三段。

1 水室部分

水室封头采用半球形封头，此种封头主要承受薄膜应力作用，结构变化平缓均匀，应力集中倾向较小。人孔采用了伍德密封这种高压自紧密封结构，很好地保证了密封性能、拆卸和检修也很方便。

高压加热器故障有一部分来自于水室里面，主要为：（1）分程隔板泄漏，造成高压加热器给水“短路”；（2）分程隔板及紧固螺栓被冲坏，焊缝拉裂；（3）管端泄漏。

因此为了预防以上故障的发生，设计上主要考虑以下几方面：（1）水室分程隔板组件由隔板、盖板、门板及紧固件等组成，隔板与管板相焊接的地方进行满焊，并进行相应的无损检测，盖板与门板的连接采用盲孔螺纹连接形式，既方便检修，又能有效地防止泄漏。（2）水室分隔结构采用柔性连接结构，如：在隔板外面加罩壳，既避免了刚性连接结构在运行中由于给水进出口压差、热膨胀或冲击等造成的分隔结构撕裂的缺点，又可有效防止水室短路而引起给水端差偏高。（3）设计合理的水室尺寸、给水进出口位置与大小及管程流速，避免和降低管端冲蚀。（4）给水进口侧增加防冲装置，在管板上的U形管口内加装不锈钢防冲内衬管，或是采用多孔稳流板、镇流板、栅形板及多孔压板等装置来对不锈钢防冲内衬管进行辅助保护，都有显著的效果。但是，后者存在结构设计复杂的问题。（5）管板的厚度要保证足够的刚性，管子与管板的焊接采用平口焊接，并采用液压胀，焊后进行高灵敏度氦检漏，以保证管子与管板连接及密封可靠。

2 管束部分

高压加热器管束采用笼式整体结构，既有较好的刚性，换热管又能自由膨胀。管束根据传热区域不同，按需设置3个传热段，即过热段、饱和段和疏冷段。设计时需要注意各个腔室分开，特别是过热段和疏冷段一定要保证密封。

（1）过热段采用罩壳、顶板、底板焊接的方式形成整个封闭式包壳空间，靠近管板的部分采用隔热板，使过热蒸汽与管板不接触，蒸汽进口处采用内套管与包壳外部焊接再与接管焊接的插入式结构，顶板处设置不锈钢防冲挡板防止蒸汽冲刷管子，这种结构更便于设备的组装和焊接，也有效地阻止了蒸汽进入饱和段。段内设置上下缺口的折流板，过热蒸汽在该段内以逆流或逆、顺混合的方式进行换热，不仅换热效果良好，也有效地降低了阻力损失。蒸汽的出口区应设有较大的蒸汽通道，即最后一块折流板与饱和段第一块隔板之间的距离尽可能大，避免蒸汽流速过快或温度过低而带有水汽造成出口区管子损坏，有效的保护管束。

（2）饱和段又叫蒸汽凝结段，是高压加热器主要的传热区，其刚性和稳定性由拉杆、隔板和定距管维持，隔板是采用上下大开口的结构型式，加快了蒸汽流通速度，增大了蒸汽的流动空间，而且在根本上杜绝了高速蒸汽和它的凝结水珠因撞击管子外表面所容易导致的坑蚀现象。为了阻止不凝气体聚集在管子外部影响传热，该段管束中心处还设有先进的排气装置贯穿整个饱和段，已达到排除不凝气体，保护管子并确保换热效果。

（3）疏冷段是一严密封闭的钢结构包壳，密封性要求很高，一旦发生泄漏，蒸汽就会进入该段造成汽水混合冲刷管子，就容易造成管子破坏，因此所有焊缝均做了无损检测，以确保焊缝的密封性。设计时应注意以下2个方面：疏冷段端板的密封和疏水入口的大小及型式，两者都是为防止蒸汽进入疏冷段。疏冷段端板的密封常采用迷宫密封和管子胀接来达到密封效果，迷宫密封是让蒸汽通过曲折迷宫间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的，管子与端板通过胀接也能达到密封的效果，但是后者一般用于疏冷段比较短才能实现；疏水入口处及其周围存在的管束很容易被汽水侵蚀，疏水段入口的大小与疏水流量有关，原则上应尽量大，设置水位时，最低水位也应淹没入口处，以避免蒸汽进入段内冲蚀管子。

3 管束尾部抗振结构

对于大型卧式高压加热器，其管束尾部U形弯头的弯曲半径很大，容易发生晃动，可能造成管束损坏，因此在管束尾部U形管弯管处设置了抗振装置，以提高整个管系的抗振能力与刚性。常用的装置是将不锈钢扁钢条两端各钻一孔，插入管排之间，管束两侧用槽钢固定，再用不锈钢杆穿入孔中将U形弯头固定住，用螺母锁死，以防止其晃动。

4 管束导向装置

由于管系质量很大，为了在装配或检修时减少抽装管系的困难，因此在管系底下装设轴式导向滚轮或履带式导向滚轮。导向滚轮结构较简单，往往采用多个一起使用，数量应根据管系质量和长度来确定，至少应有3对以上；而履带式导向滚轮与前者相比接触面积较大，使大型卧式管系运行中更稳定，更能防止管系振动，缺点是结构较复杂，增加了制造的工作量，可根据具体情况选取。

5 支承结构

设备支承形式采用鞍式支座，一端固定，一端滑动，固定端位于管板下侧，滑动端位于靠近外壳尾部，中间设置一个滑动支座备着以便设备检修时使用。滑动支座下均配有特制滚轮，在现场安装时，装上滚轮即可沿水平轴向移动或侧向移动，使高压加热器现场安装就位更加容易。

6 结语

目前，大型卧式高压加热器的使用越来越广泛，除了不断提高加热器的传热性能以外，还应当从结构方面考虑影响加热器传热的情况，因此，基于以上问题简述，希望能预防和减少问题的出现，提高高压加热器的传热性能。