600MW机组3号高压加热器泄漏的原因分析与对策

肖锋1 吴桂红2

1 广东大唐国际潮州发电有限责任公司，广东潮州，515723 2.广东大唐同舟科技有限公司饶平潮电分公司，广东潮州，515723

摘要：针对某厂2×600MW 机组#3高加频繁泄漏的问题，分析了高压加热器泄漏的主要原因及3号高加热器易泄漏的特殊原因，并从运行方面提出了防止高压加热器泄漏的针对性措施。

关键词：600MW机组；高压加热器；泄漏；热冲击；高温腐蚀

1 概述

某厂2×600MW超临界机组高压加热器采用三台哈尔滨锅炉厂制造的单列卧式表面加热器。高压加热器的结构，如图1所示，蒸汽冷却段利用汽轮机抽汽的过热度来提高给水温度，使给水温度接近或略高于该加热器压力下的饱和温度；凝结段是利用蒸汽凝结的潜热加热给水；疏水冷却段是把离开凝结段的疏水热量传给进入加热器的给水，从而使疏水温度降到饱和温度下。机组投产以来，#3高压加热器多次发生泄漏问题，对机组的安全经济运行造成严重影响。

2 #3高压加热器泄漏案例

2013年10月24日#1机启动，随机投运高压加热器过程中，发现#3高加进汽压力快速上升、明显异常，#3高加DCS水位、就地水位计均满水，紧急停运高压加热器汽、水侧。隔绝检修发现3号高压加热器管束泄漏，堵管3根。

2014年9月24日#2机组启动，在高压加热器水侧注水检查过程中，发现#3高加水位快速上涨，就地液位计与DCS显示一致，开启危急疏水调整门后，高加汽侧水位缓慢下降，判断高加水侧泄漏并隔绝高加水侧。打开3高加人孔检查发现，#3高加管束泄漏，堵管1根。

2014年2月，#2机#3高加在正常水位情况下正常疏水管道振动大，疏水端差高、达18℃左右。提高水位至850mm（高1值）以上后，振动有所减小，疏水端差稍有下降。停机后检查#2机#3高加疏水口包壳板与筒体间有裂纹（如图2所示），通过割开#3高加正常疏水管口对裂纹进行了临时补焊；2015年2月份#2机大修时对该裂纹缺陷进行了彻底处理。

3 高加泄漏对机组安全经济性的影响

当高压加热器管束或胀口发生泄漏时，由于水侧压力远远高于汽侧压力，水侧高压给水进入汽侧，轻则造成高加水位升高、传热恶化，或因高加水位升高，保护动作高加跳闸；如管束泄漏后未及时隔绝，周围管束易受高压给水的冲击造成损坏，泄漏严重时，高加水位急剧升高，如高加水位保护不能可靠动作，甚至可能造成汽轮机进水及冲击事故。 

高加疏水包壳板与筒体间焊缝发生开裂泄漏时，部分抽汽不顺序经过蒸汽冷却段、凝结段、疏水冷却段，直接从疏水包壳板焊缝进入疏水口，造成短路蒸汽所携带的热量未完全释放出来加热给水，造成给水温升降低；短路部分抽汽未经凝结冷却后进入疏水管道后，造成高加疏水温度升高、疏水端差增大；短路蒸汽进入疏水管道后，由于管道汽液两相流动，会造成管道强烈振动，从而造成设备损坏。

4 高压加热器泄漏的原因分析

4.1热冲击引起的疲劳损坏

高加管束受到急剧的加热和冷却时，其管束材料内部将产生很大的温差，进而引起很大的冲击热应力。一次大的热冲击，产生的热应力可能超过材料的屈服极限，从而导致管束或管板焊缝的泄漏。高加最容易产生热冲击的部位主要有两处：一是高加进汽入口导流挡板处的管束，由于这些管束首先接触高温蒸汽，管束所承受的热冲击最大；二是管板，管板不仅承受着给水压力引起的弯曲应力，还有因温度不均匀而产生的热应力。

4.2高加水位控制过低，管束冲刷振动

当高加水位控制过低或无水位运行时，高加疏水冷却段或疏水口将处于汽液两相流动状态，高加疏水温度升高，进入高加内部的蒸汽流动速度快，对高加管束的冲刷加剧，并可能激发管束振动。

4.3高加水侧超压运行

高加水侧超压运行时将导致高加管束承压超过材料的屈服极限而损坏，特别是对于存在缺陷的管束及胀口，更容易发生泄漏。运行中主给水电动阀运行中出现误关、汽动给水泵转速调节失灵或操作不当、机组运行中高加停运后高加进汽电动阀关不严等，都有可能造成高加水侧超压运行。

4.4化学腐蚀

高加运行中，如给水品质（含氧量、pH值）不合格，将可能出现高加水侧高温腐蚀问题；高加运行中，如汽侧连续排气不畅通，造成不凝结气体在汽侧积存也会产生腐蚀；高加长时间停运，如未按规定采取保养措施，也会出现金属腐蚀问题。

4.5 #3高压加热器易泄漏的特殊原因

从两台机组各台高加泄漏统计情况来看，#3高加泄漏的情况较为频繁，除上述原因外，还有#3高加运行条件恶劣的特殊原因。从三台高加的运行参数看，#3高加的进汽温度最高、进水温度却又最低，额定负荷工况下#3高加管束的内外压差约26Mpa左右、换热温差达285.35℃，三台高加中运行条件最为恶劣，因此#3高加受到的热冲击也是最大的。另外，由于#3高加汽侧压力较低，与除氧器压差小，在机组低负荷运行时#3高加正常连续排气可能不畅通，导致不凝结气体在汽侧积存，也可能产生高温化学腐蚀。

5 防止高压加热器泄漏的运行技术措施

5.1 规范高加投退操作，严格按制造厂规定控制高加出口温升率不大于3℃／min、温降率不大于2℃／min。

5.2 高加正常运行中应保持正常水位运行，特别应防止高加水位过低或无水位运行，防止高加内蒸汽流速过快，疏水在疏水冷却段内闪蒸和出现汽水两相流，造成管束的冲刷、振动。

5.3 高加正常运行中，应保持高加连续排气阀处于开启状态，避免高压加热器内不凝结气体积聚，影响高加换热并造成管束腐蚀。

5.4 机组正常运行中，应严格控制给水品质，包括含氧量、PH值等，防止出现高温化学腐蚀。

5.5 机组运行中加强给水调节，防止出现给水超压情况。

5.6按规定做好高加停运后汽、水侧的防腐保养措施，防止金属腐蚀。

6 结束语

高压加热器泄漏直接影响着机组的安全性和经济性，3号高压加热器由于进汽压力低、进汽温度高、进水温度低，管束承受的内、外压差和换热温差都是最大的，运行条件最为恶劣，因此在特殊工况下所受到的热冲击、高温腐蚀也往往最大，这是3号高加易泄漏的特殊原因。为防止高压加热器泄漏，从运行方面，应规范高加投退操作和运行维护，严格控制好温升、温降速率，防止高加出现过大的热冲击、防止高加高温化学腐蚀，并认真做好高加停运后的保养工作。

作者简介：

肖锋（1974.11-  ），男，江西信丰人，高级工程师，主要从事火力发电厂运行技术管理工作。

吴桂红（1978.11-  ），女，江西南城人，助理工程师，主要从事火力发电厂汽轮机运行检修，环保管理工作。