浅析高加泄漏原因及切除对汽轮机的影响

葛锦韬

【摘  要】本文介绍了火力发电厂高压加热器切除对330MW汽轮机安全性及经济性的影响，以及高加泄漏的内外原因。通过十多年的运行经验，对类似的亚临界火电机组有参考作用。

【关键词】高加泄漏;汽机运行;异常工况

高压加热器是汽轮机组给水回热系统中的主要设备，它对汽轮机乃至全厂的安全经济运行影响很大。以我厂一号汽轮发电机组为例，简要分析当汽轮机的一种特殊变工况运行形式--高加停运（或称切除）时的运行情况。

一、高压加热器工作原理

高压加热器由壳体和管系两大部分组成，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。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏水螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口流出体外。高压加热器具有能耗低，结构紧凑，占用面积少，耗用材料省等显著优点，并能够较严格控制高加疏水水位，疏水流速和缩小疏水端差等。

二、高加泄漏影响及分析

高压加热器在工作过程中的泄漏，将会使得机组故障停运，究其比率足可占技术系统故障的停运次数频率比重的一半以上，这个机率是非常高的。这种泄漏现象引发的技术故障，不仅让机组在整体过程中的运行受到很多的负面影响，还会致使机组的热效率降低了很多。因此采取必要的措施，防止这类泄漏的发生是非常必要的，不仅有利于把电厂的故障降到最低，也有利于提高电厂的经济效益。

通过运行分析，高加泄漏的原因主要有以下方面：

1、端囗泄漏的主要原因

端囗的泄漏主要源于热应力过大、管板变形和高加出厂制造质量不良。

热应力过大：高加正常启停或机组运行中高加故障停运以及重新启动时会造成高加的温升率、温降率过大使高加管与管板连接处受到很大的热应力，焊缝或胀管处很可能发生损坏从而引起端囗漏泄。

管板变形：管与管板相连接由于管板发生变形，会使管端口发生漏泄。

质量不良：高压加热器对管子与管板间的胀管或焊接技术要求很高，高加管板与管子材质相当重要，它影响管板与管子的焊接。另外，焊接技术至关重要，堆焊技术不过关，会造成孔眼，降低了端囗承受机组运行方式变化的能力，最好选用高加应采用使用业绩好的厂家和选用各方面质量好的产品。

2、高加管束本身漏泄的主要原因

高加管本身漏泄在于振动、腐蚀、超压等原因：当通过管子间的蒸汽流量超过设计时，蒸汽流速也相应超过设计值，严重时会使管子发生振动有的甚至产生共振现象。管子振动使管壁外与隔板的管孔发生摩碰，使管壁变薄，在给水压力的作用下破裂，当部分换管因泄漏而堵管后，更加剧了工况条件的恶化。

腐蚀：高加管的外壁和内壁都会发生化学腐蚀，给水中的溶解氧过高或PH值过低都会使高加管内壁受到腐蚀。

超压：高加水侧压力偏高时，给水泵出力偏高，可能使管子鼓胀而变粗、开裂，使管束泄漏。

除管子自身的各种问题外，高加恶劣的运行环境也会加剧管子的破坏，此外在停机检修过程中，若没有及时对泄露管子周围进行保护性的堵管及补焊，则会残余应力过大而导致焊口泄漏。

三、高加切除后的运行工况

我厂汽轮机型号：CZK330/291-16.67/0.4/538/538型抽汽凝汽式汽轮机。型式：亚临界、一次中间再热、高中压合缸、双缸双排汽、单轴、直接空冷抽汽凝气式汽轮机，汽轮机具有七级非调整抽汽。一、二、三级抽汽分别向三台高压加热器供汽，四级抽汽供除氧器和辅助蒸汽系统，五、六、七级抽汽供汽至三台低压加热器，冷再蒸汽管道上还接出两路分别至辅助蒸汽系统和汽封系统。汽轮发电机组实际运行中，高压回热加热器（以下简称高加）处于给水泵出口，承受的压力高，且在较高的温度下工作，运行条件差，发生故障的机会较多。一旦高加发生故障，或因严重泄漏造成壳侧满水时，有可能造成汽、水倒入汽轮机，危及机组安全，必须将其从系统中隔离出来。为保障此种情况下机组的正常供水，系统设计时，都设置了加热器的水侧旁路，高加切除后，给水将绕旁路而行。

高参数大容量机组的高压加热器安装形式已经从立式加热器改为卧式加热器，采取卧式加热器的优点是卧式传热效果好，换热强度高，但是其缺点就是检修需要大空间，因卧式加热器具有进汽段，加热段，疏水冷却段，所以具有检修工作量大的缺点。我厂给水采用大旁路系统，是指为多台高加设置一公共旁路，优点是系统简单，隔离阀少，操作方便，投资费用省。缺点是灵活性差，事故影响面大，一台高加故障后，所有高加都必须停运。在高加水侧切除时，回热抽汽一、二、三段全部停止运行，抽汽停止使机组给水温度下降，机组效率下降。同时给运行调整带来了困难，易发生超温事件，也会使机组无法带到额定负荷，对经济性产生极大影响。

高加的停运有依次停运法和中间停运法两种典型方式。我厂采用给水大旁路系统，则所有高加只能一起切除，采用依次停运法。

根据实际运行方式，在高加切除操作时，回热抽汽按照从高压向低压逐级缓慢停止的原则，逐渐关闭一到三段抽汽逆止门，进汽门，在操作过程中注意给水温度变化，在停高加过程中给水温度每分钟下降不允许超过0.92℃，同时还要监视汽包水位变化，调节级压力的变化。在高加停止后，加强对机组的检查与调整，保证机组各项参数不越限。高加切除后，勢必造成汽轮机偏离设计工况运行，使其经济性发生变化，并对其运行安全性造成影响，成为限制机组出力的因素。

不同的高加切除方式对汽轮机运行经济性的影响是不同的。采用依次停运法，被保留的各加热器焓升、端差、抽汽管道流速及压损都基本保持不变。如果此时汽轮机主蒸汽流量不变，则从停运后的那台高加抽汽口开始的下游通流级蒸汽流量及各监视段压力都将增加，通流量的增加近似等于停运高加的原抽汽量。一方面，由于被保留的各加热器热负荷并不增加，造成给水温度降低较多，偏离最佳值较大;另一方面，由于下游通流级流量增加，使冷源损失增加。两方面的原因造成机组经济性下降十分明显。

高加解列后给水温度由额定280.3℃变化至179.8℃，从而使主汽压力下降，为使锅炉能够满足机组负荷则必须相应增加燃煤量，增加送、引风机出力，从而造成炉膛过热，汽温升高，更重要的是标准煤耗增加12 g/kwh，机组热耗增加3.6%，厂用电率增加约0.5%。另外，高加停运后还会使汽轮机末级叶片蒸汽流量增加，加剧叶片侵蚀。

四、结论

高加切除属于汽轮机的故障运行工况，严重影响机组的经济性和安全性。运行人员应高度重视高加运行中的监视和控制、停机阶段的保护、以及机组起动过程中高加温升率的限制，以确保高加的可靠性。高加因故障停运后，应限制机组出力，使其低于额定功率。

（作者单位：国电榆次热电有限公司）