电厂高加设备泄漏原因分析及处理

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　　摘要：高加的正常投运与否对电厂的安全、经济、满发有很大影响，文章对电厂135MW机组配套高加设备泄漏的原因进行了分析，总结了故障处理方法，对减少高加泄漏事故具有十分重要的意义。
　　关键词：135MW机组；高加系统；泄漏原因；处理措施
　　Abstract: the normal high and put into operation in power plant security, whether or not the economic, ManFa has a great influence, the article to the power plant's 135 MW high and supporting the causes for the leakage of equipment are analyzed and summarized the failure treatment method, to reduce the high and leakage accident has the very vital significance.
　　Keywords: 135 MW unit; High and system; Leakage reasons; Processing measures
　　
　　中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号
　　前言
　　我厂两台135MW 机组高压加热器（以下简称高加）为立式U型管高加，每台机组有两台高加，具有蒸汽冷却段及疏水冷却段，疏水采用逐级自流自下一级加热器。135MW 机组的高加切除运行，机组供电煤耗要提高3%，即l1g每度左右，导致机组发电的经济性大大降低。表面式高加水侧压力大于汽侧压力，一旦管系泄漏，给水就会冲入壳体，如果发现不及时就会引起汽侧满水。水将有可能沿着抽汽管道倒灌入汽轮机，造成汽轮机机组振动、动静碰摩甚至大轴弯曲等恶性事故。这类由于加热器泄漏而引起汽轮机进水的事故在国内外发生过多起。因此分析加热器泄漏原因，找出对策，以尽可能减少泄漏具有十分重要的意义。
　　汽轮机采用回热加热系统是提高机组运行经济性的重要手段之一。回热加热系统的运行可靠性和运行性能的高低，直接影响整套机组的运行经济性，加热器的投入率是经济指标中重要的一项考核指标。随着火力发电厂机组向大容量高参数发展，高加承受的给水压力和温度相应提高；在运行中还将受到机组负荷突变、给水泵故障、旁路切换等引起的压力和温度的骤变，这些都会给高加带来损害。为此，除了在高加的设计、制造和安装时必须保证质量外，还要在运行维护等方面采取必要的措施，才能确保高加的长期安全运行。
　　1 高加在运行中存在的问题及影响
　　高加在运行时，无论汽侧或水侧，温度和压力都很高，因此对高加的设计、材质、制造、安装、检修和运行都提出了很高要求，由于有些未满足要求，使得高加系统的存在很多问题，高加系统的存在问题大致有四种类型:管系泄漏，水路管束堵塞，进出水侧短路和传热特性不良。据有关的统计资料表明，高加系统的泄漏故障占整个高加系统故障停运的65% 左右，因此，内泄外漏是高加存在的最主要问题。
　　2 高加内管束泄漏的原因分析
　　2.1 钢管胀口泄漏的原因分析
　　2.1.1 管板变形
　　高加管板水侧压力高、温度低，汽侧则压力低、温度高。如果管板的厚度不够，则管板会会向汽侧鼓凸，产生一定的变形。在机组负荷变化时，尤其在调峰幅度大、调峰速度过快或负荷突变时，高加水侧压力也会发生较大的变化。这些变化会使管板发生变形导致管束胀口泄漏。我厂管板厚度在400mm左右，完全满足运行需要，可以排除此条原因。
　　2.1.2 制造质量不良
　　高加的管板材质是合金钢，板上堆焊了一层低碳钢，钢管采用爆炸胀接技术，胀接在管板上，往往由于堆焊技术不过关，以致留有焊接缺陷。我厂高加并没有运行中汽水侧放空气门，可能造成气体的聚集，影响加热效果及造成钢管受热不均。通过对该类型高加使用电厂的调研发现，该型产品问题较多，在调研的几个厂里均有较多泄漏情况发生，故此项原因为重要原因之一。
　　2.1.3 堵管工艺不当
　　一般常用锥形塞焊接堵管。打入锥形塞时捶击力量太大，引起管孔变形，会造成损坏而使之出现新的泄漏。堵管过程中，如检修工艺不合适，会造成邻近钢管与管板连接处的损坏或焊缝气孔。经过近八年的检修实践，我厂堵过的钢管未发生二次泄漏，说明我们的堵管工艺能够满足现场要求。
　　2.1.4 热应力过大
　　高加在启停过程中温升率、温降率超过规定，使高加的钢管和管板受到较大的热应力，造成钢管和管板相联接的焊缝或胀接处发生损坏；高加启动时空气门操作不当，造成高加汽水侧集空气，受热不均，引起端口泄漏。调峰时负荷变化速度太快以及主机或加热器故障而骤然停运加热器时，停止供汽过快或汽侧停止供汽后，水侧仍继续进入给水，因钢管和管板收缩率差异较大，导致钢管与管板的焊缝或胀接处损坏。因此运规中规定温降率允许值只有1.7℃／min，比温升率允许值3℃~5℃／min 要严格的多。
　　我厂在机组启动时，高加设备随机启动，温升率能够得到很好的控制。但是在停机或机组高负荷跳机时，停运过程仅仅在几分钟内完成，钢管平均温降率达到了10℃~20℃／min，根本就控制不在规定的范围。我厂管束泄漏20%的情况是在停机过程或高负荷跳机的情况下发生，由此可判断钢管胀口泄漏是由于温降率变化太大引起应力聚变所致。
　　2.2 高加换热管泄漏的原因分析
　　2.2.1 冲刷侵蚀
　　冲刷侵蚀产生主要原因是加热器内部产生汽水两相流，钢管外壁受冲刷变薄，发生穿孔或受给水压力而鼓破。产生汽水两相流的主要原因：①是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引起的；②是加热器的疏水水位保持过低或无水位以及甩负荷时抽汽压力突然降低等因素使疏水闪蒸；③是当高加内某根钢管发生泄漏时，高压给水从泄漏处进入汽侧；④是高加疏水冷却段发生闪蒸现象，造成汽水两相流冲刷。
　　前期运行中由于部分运行人员责任心不强，高加水位调节阀长期不投入自动调节，经常出现高加低水位运行；同时，高负荷跳机的条件容易发生疏水闪蒸，冲刷钢管。实际检修中，我厂高加钢管泄漏的数量约为30根，占到泄漏管束的70%左右。
　　2.2.2 钢管振动
　　给水温度过低或机组超负荷等情况造成通过加热器钢管间蒸汽流量和流速超过设计值较多，具有一定弹性的管束在给水扰动力的作用下会产生振动，若管束发生共振会导致管束损坏。管束振动损坏的机理一般有：①由于振动而使钢管或钢管与管板连接处的应力超过材料的疲劳极限，使钢管疲劳断裂；②振动的钢管在支撑隔板的管孔中与隔板金属发生摩擦，使管壁变薄，最后导致破裂；③当振动幅度较大时，在跨度的中间位置相邻的钢管会相互摩擦，使钢管磨损或疲劳断裂。
　　2.2.3 钢管给水入口端的侵蚀
　　碳钢加热器易发生入口管端的侵蚀损坏。其机理是管壁金属在表面形成的氧化膜被高紊流度的给水破坏并带走，最终导致钢管的破损。给水pH 值低于8.8、含氧量大于7μg／L、温度低于260℃、紊流度大的情况下，容易发生侵蚀。
　　2.2.4 腐蚀
　　影响高加碳钢管束腐蚀的主要因素是给水溶氧量和pH值。给水溶氧量超标或PH 值过高会严重地腐蚀高加内部的钢管，在某些有缺陷的地方就有可能穿孔。故一般135MW 机组要求给水溶解氧的浓度≤7μg／L，pH 值在8.8~9.5 之间。机组检修过程中，高加处于停运状态，未对高加进行任何防腐工作，这样高加内部的氧份、水份对其内部的钢管均有腐蚀。

　　2.2.5 产品质量不过关
　　U 型换热管管壁过薄，是结构上造成泄漏的根本原因。
　　2.2.6 给水流量超限、水流速度大对管壁冲蚀严重
　　引起给水流量超限、水流速度超标的原因有：
　　（1）由于高加管系泄漏，部分钢管已被加堵，这样其它未堵的钢管流速就会增大。
　　（2）由于机组真空度低，汽机效率低，汽耗大。
　　（3）许多疏水门、放水、放空气阀门等不严漏汽、漏水。通过运行中观察，这两台机组的补水量、真空均正常，系统中的阀门也不存在大量泄漏，因此正常运行给水流量及高加管内给水的流速也不会超过额定流速太多，不会加剧管壁的冲刷。
　　3 针对以上原因采取的措施
　　（1）在机组启停过程中，要求高加随机启停，严格执行规程要求，保证高加疏水及时切换。
　　（2）提高运行质量，消除无计划停机，杜绝机组高负荷情况下的甩负荷事故。
　　（3）提高高加疏水调节门自动控制的准确率，控制高加水位和疏水端差在规范要求范围内，杜绝低水位或无水运行，杜绝疏水闪蒸和汽水两相流。
　　（4）对汽、水系统中的泄漏及时处理，尽量提高真空度，确保给水流量不超限。
　　（5）在高加投运及运行过程中正确操作汽水侧空气门，确保高加内无空气运行。
　　（6）应严格控制给水品质，重点是含氧量（≤7μg／L）和pH 值（在8.8~9.5），防止腐蚀。
　　（7）严格按照要求减负荷，减负荷速度不得超过3MW／min，这样就减少了高加内部疏水闪蒸冲蚀管系的现象。
　　（8）在机组停运时进行防腐保护。目前采用在给水中加氨一联氨，使联氪浓度达到500μg/L、PH 值≥10 的方法进行钝化保护。
　　（9）对高加管束的泄漏，堵管是一种主要的修复手段。为保证堵管质量，高加被堵管的端头部位及堵头一定要经过良好的处理，管孔与堵头的接触面良好，如有必要可对有漏钢管附近钢管进行堵管。
　　4 结束语
　　高加对火电厂的安全经济生产有如此重要作用，同时它又是一种故障多发的设备，因此，不得不引起人们的高度重视，尽量找对策减少高加故障，尤其是泄漏方面的故障。当然首先要把握好高加的设计、材料和制造关，生产出质量过硬的高加，但光有好的设备还不够，还必须在运行中精心操作和维护，在运行、检修、维护各方面不断的完善提高，出现问题时及早发现并正确处理，才能有利于提高火电厂的安全经济性。
　　参考文献
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　　［2］阮涛．杨义波.火电厂热力系统及辅助设备[M]. 郑州电力高等专科学校，2002．
　　［3］李建刚．汽轮机设备及运行[M]. 中国电力出版杜，2009．
　　
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