热电厂高压加热器故障原因分析及处理措施

管水强

（克拉玛依石化公司热电厂，新疆克拉玛依 834003）

0 引言

高压加热器是电厂重要的经济辅助设备，通过加热蒸汽加热锅炉给水以达到给水设计所需温度。高压加热器的稳定运行对于锅炉降低燃料消耗，提高热电厂热效率有着重要作用。如果高压加热器故障或停运，锅炉给水温度将下降50 ℃左右。锅炉水冷壁管因为超温可能发生损坏，不但增加燃料消耗，全厂热效率也将降低。一般燃煤消耗率将增加3%～5%，耗电量增加5%左右。因此，高压加热器的运行工况对于锅炉正常运行意义重大。

1 高压加热器结构及工作原理

该高压加热器为立式U 形结构，主要由管程、壳程两部分构成，包括锅炉给水进出口、加热蒸汽入口、隔板、疏水出口、疏水凝结段、疏水器、紧急疏水放水组成。工作原理如下：水侧流程是锅炉给水由给加热器水侧入口进入高压加热器进水侧水室，通过U 形盘管，分别通过疏水冷却段、疏水凝结段、蒸汽加热段进入出口侧水室流出；壳程流程为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冷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、回收至除氧器，作为除氧器补充水源加以利用。

2 问题的提出

克拉玛依石化公司热电厂两台青岛汽轮机厂产型号C12-35/10 凝汽式汽轮机，配套1#、2#型号为JG-40 的表面立式高压加热器，利用汽轮机抽汽或低压蒸汽加热锅炉给水，使1#、2#锅炉给水温度从104 ℃提高到150 ℃左右，从而满足1#、2#锅炉设计要求。自2018 年以来，1#、2#高压加热器已经多次出现盘管泄漏或疏水管线泄漏退出运行检修。其中，2#高压加热器于2018 年8 月11 日、10 月8 日、11 月6 日、2019 年1 月10 出现4 次泄漏，2019 年2 月16 和22 日1#、2#高压加热器分别出现泄漏，不但高压给水、蒸汽系统解列时员工劳动强度大、检修费用高昂，同时对锅炉热效率影响较大。

高压加热器泄漏主要有以下现象：①高压加热器水位计水位上升，水位高报警，端差变大；②高压加热器盘管泄漏后，传热变差，锅炉给水温度下降；③高压加热器泄漏严重时，锅炉给水流量增加，给水压力下降，给水泵电耗增加。

其危害主要表现在：①盘管泄漏会导致其泄漏管束附件正常管束收到高压给水冲刷，进而造成更多盘管受损，加剧泄漏程度；②高压加热器泄漏如果未及时发现、处理，将造成满水返入加热蒸汽管道，进而造成管线振动、水击，管线破裂，危及蒸汽系统安全运行；③高压加热器泄漏后解列顺利处理及时需3 d 左右，如果系统不严密则时间更长，影响高压加热器投入率；④高压加热器泄漏后解列系统检修时，由于给水温度下降，在锅炉负荷不变情况下将增加燃煤量及风机出力，增加厂用电消耗。

3 高压加热器泄漏原因分析

导致高压加热器泄漏的原因主要从制造本身、检修质量、运行工况等方面进行分析。

（1）制造质量存在问题，高压加热器隔板（锰钢）和管束（20#锅炉钢），焊接为异种连接，管束薄厚不均，长时间受到激烈的温度交变应力冲击，容易造成管板泄漏。

（2）近年来锅炉正常点停炉、消缺操作频繁，引起高压加热器投退过大热冲击，温升、温降率过大，盘管管束收缩、膨胀不均，管束疲劳损伤导致焊口开裂。

（3）设备启停操作频、繁负荷变化过快造成热损伤，锅炉频繁点停炉、加减负荷过快，导致蒸汽、给水量忽大忽小，造成管束吸热不均匀，产生较大热应力。盘管长期热疲劳变形损坏。据统计，1#、2#锅炉2018 年因为消缺、设备故障处理非正常点停炉共计9 次。

（4）高压加热器水位不稳定，高压加热器运行中就地水位计水位与DCS 系统水位不符。水位偏高或偏低均会使疏水器紧急放水门频繁开关，使高压加热器盘管管束受到不必要冲刷、振动，从而加剧管束损伤程度。几次检修均发现同样问题。

（5）进汽门不严或振动。高压加热器解列时，进汽关不严则部分蒸汽漏入，造成管束过热、强度下降，运行中泄漏管束高压给水冲刷附近正常管束，将附件管束呲伤。同时加热蒸汽在盘管流动和冲刷下产生振动，致使高压加热器泄漏。

（6）检修质量不良、检修工艺差、焊接质量低、正常重复泄漏、增加系统解列、投退次数等，也会影响高压加热器寿命。

4 高压加热器泄漏处理及预防措施

（1）高压加热器启停时，要保持其汽水侧压力、温度、流量平稳变化，防止剧烈温升对管束造成冲击，长期交变热应力下金属疲劳、变形。

（2）当锅炉检修时高压加热器停运，蒸汽、疏水阀门关闭严密，防止蒸汽返入高压加热器，对不流动给水加热引起高压加热器盘管管束变形（图1）。采取的措施有：加强给水品质检测，减轻管子腐蚀。

（3）高压加热器检修时，要对全部管束进行检测壁厚、水压试验等检测。如果端盖出现泄漏，就要除掉旧焊口重新补焊，并应进行热处理、消除热应力。如果管束泄漏，应先查清泄漏部位，采用合适的堵管工艺，堵管端头进行良好处理（图2）。采取的措施有：提高检修人员焊接工艺、检修水平。

（4）高压加热器疏水器运行不稳定也是造成高压加热器泄漏的原因之一，因此高压加热器水位运行中应保持在规定正常范围内（±50 mm），防止蒸汽进入疏水冷却段，汽水混合直接冲刷管壁，严禁高压加热器无水位运行。2#高压加热器疏水器运行不正常，最近几次泄漏均发生在管束底部疏水器入口部位。

图1 高压加热器盘管管束变形

5 结束语

通过对热电厂1#、2#高压加热器泄漏泄漏原因分析，高压加热器长期运行工况恶劣导致管束内外压差、温差过大、造成盘管热应力过大，从而造成盘管、端口泄漏。因此，生产运行中运行操作要加强对高压加热器停运、投运管理，控制高压加热器温升，确保疏水器水位稳定，加强运行检查，提高对高压加热器泄漏检查判断能力，发现问题，及时解列系统，避免泄漏扩大。另外，检修人员提高检修质量，杜绝重复检修，频繁操作。加强设备管理维护减少高压加热器泄漏损失，提高热电厂运行经济性。

图2 高压加热器泄漏处理现场