高壓加熱器系統是火電機組的主要熱力系統之一。長期以來,由于設計、制造、安裝和運行等方面的原因,加熱器泄漏的情況屢有發生,特別是大機組的高壓加熱器,情況尤為嚴重。因高壓加熱器系統泄漏導致故障停運的次數已占整個高壓加熱器故障停運的次數的6 0 % 以上,成為影響大機組等效可用系數的第二位因素,僅次于鍋爐爆管。這不僅影響大機組的穩發,滿發,而且因給水溫度下降,使整個機組的熱效率降低,影響了大機組高效低耗優越性的正常發揮。隨著當前電力企業內部挖潛增效工作的深入開展,在運行中及早發現高壓加熱器系統的泄漏,盡早采取措施,把故障的損失降低到最小程度,以提高整個火電廠循環的經濟效益,是當前擺在我們面前的緊迫任務之一。
1 高壓加熱器泄漏原因分析
1.1 高壓加熱器啟停時過大的熱沖擊有的機組由于高壓加熱器不能隨機啟動,使其在每次啟動過程中,都受到較大的熱沖擊,導致加熱器水室隔板泄漏。按規程規定要求高壓加熱器進汽電動門應間歇開關,而實際操作過程中電動門并不具備這一功能,在高壓加熱投運和解列時,電動門的開關是在短時間內完成的。由于機組啟停頻繁,啟停時其溫度變化率超過規定的允許值,結果使高壓加熱器內部管子及管板溫度急劇變化,從而產生一定的交變熱應力,在這種應力的作用下,管子受到疲勞損傷破壞。
1.2 高壓加熱器疏水水位不穩定高壓加熱器運行時,其疏水水位的熱工測量信號與實際的水位不符,即實際水位在要求范圍內,而測量的水位信號卻反映偏高或偏低,造成所謂的“虛假水位”,當反映偏高時,危急疏水電動門自動開啟,導致高加低水位或無水位運行;當反映偏低時,危急疏水電動門自動關閉,疏水水位逐步升高,導致高水位保護動作,危急疏水電動門又再次開啟,甚至由于測量水位信號誤動而導致高壓加熱器解列。無論是測量水位反映偏高或偏低,均使得危急疏水電動門頻繁開關,使管束受到不應有的沖刷,震動,管板過熱,從而加速了管子的損壞程度。通過觀察,高壓加熱器管子斷裂處均在與管板連接位置。
1.3 高加熱器危急疏水調節門不嚴機組為了提高安全運行可靠性,高壓加熱器裝設了危急疏水系統,但由于國產疏水調節門質量不過關,造成內漏,不能保持一定的疏水水位,致使管子長時間受到汽水沖刷振動以及管板過熱。
1.4 高壓進汽門不嚴高壓加熱器解列時,由于進汽門不嚴,仍有部分加熱蒸汽漏入,造成管子過熱,導致強度降低。
1.5 損壞斷裂管子對周圍的破壞高壓加熱器內損壞斷裂的管子端部處于自由狀態,在高速氣流的沖擊下自由擺動,不斷碰磨撞擊斷裂管周圍的管子,擴大了周圍管子的破裂泄漏。
1.6 高壓加熱器振動蒸汽在加熱器管外流動,橫向或縱向沖刷和流經管束,是使高壓加熱器產生振動的主要因素;有的高壓加熱器水側由于無排空裝置,在投運時,空氣排不走,使高壓加熱發生水沖擊,產生振動。振動使加熱器泄漏破壞在國內電站的加熱器中已有多例。
1.7 高壓加熱器給水管子泄漏高壓給水在管子泄漏處高速噴出,將其周圍管子呲傷。
1.8 高壓加熱器停運時無防腐措施高壓加熱器停運兩周以上時,水側應采用加(30mg/kgn2h2+10mg/kgnh3)的除氧水進行保護或將高壓加熱器給水徹底排凈;汽側需采用除氧給水加300mg/kg__聯氨和10mg/kg 阿摩尼亞,且ph=10;或者在溫熱條件下,用干燥空氣進行干燥,使其相對濕度保持在40% 以下,方可有效地防止腐蝕。但是有的高壓加熱器投產后一直未采取任何防腐措施,故管子受到一定程度的腐蝕。
1.9 制造質量差高壓加熱器設備設計制造時,管板設計太薄,造成變形;管板與管子之間焊接和脹接不好,這樣在運行中,極易造成管系泄漏。
2 高壓器管系泄漏的監測診斷高壓加熱器運行時,若在各蒸汽參數及進水溫度基本正常的情況下發現給水端差增加,且伴隨著高壓加熱器給水溫升下降,則需要檢查高壓加熱器給水側的壓損(給水進、出口壓差)。如果高壓加熱器給水進、出口壓差減小,說明在高壓加熱器內部進水側與出水側之間存在短路現象,即存在泄漏。若高壓加熱器運行時,抽汽參數基本正常,如果發現疏水水位有所升高,應立即檢查疏水調節門的開度。若開度明顯大于機組對應正常疏水調節門的開度,或疏水調節門開度未變而疏水水位明顯升高,說明高壓器系統存在泄漏現象,即汽水側有短路存在。這時,疏水溫度及給水進、出口壓差均有不同程度的減少。前一種情況,高壓加熱器疏水水位略有升高;后一種情況,可能疏水調節門卡死;如果在高壓加熱器運行中發現汽側壓力,疏水水位明顯升高,疏水調節門開度明顯增大,且給水進、出口壓差,疏水溫度,出口給水溫度明顯下降,說明此時高壓加熱器管系發生大量泄漏,應立即停運高壓加熱器,以防高壓加熱器筒體損壞和汽輪機進水的惡性事故發生。
3 高壓加熱器泄漏防止措施
3.1 提高高壓加熱器制造質量,加強高壓加熱器組裝焊接技術研究;提高檢修焊接工藝質量,采用安全堵漏的方法,即將泄漏管相鄰的管子全部封堵。
3.2 啟停時注意減少高壓加熱器的熱沖擊和熱應力。高壓加熱器投運時應先投水側再投汽側,并且開啟進汽手動門的速度要緩慢,以緩解升速率。停運時的溫速率以每分鐘1.5~2℃為宜,這是防止高壓加熱器泄漏的主要措施。
3.3 加裝一套汽液兩相流自調節液位控制裝置,以確保水位測量的可靠性和準確性,避免因“虛假水位”造成保護誤動作。
3.4 確保高壓加熱器進汽手動門和危急疏水電動門的嚴密性,避免管子過熱,汽水沖刷和振動。
3.5 加強加熱器振動破壞機理研究,研制出大型防振加熱器。
3.6 加強運行管理,發現問題及時處理,避免事態擴大。電廠有關人員應加強機組的“ 冒、跑、滴、漏” 管理,結合大小修項目予以消除。
4 總結高壓加熱器投入率不高的原因中,以高壓加熱器泄漏所占的比重最大,而高壓加熱器泄漏又是由許多因素造成的,除制造質量外,主要是運行中高壓加熱器啟停時其溫度變化率超過規定的允許值,造成熱應力過大。這些因素也一直困擾著高壓加熱器的正常運行,制約著節能降耗工作。因此,必須提高制造質量,加強檢修維護,運行管理,啟停時注意減少高壓加熱器的熱應力,投運時溫升率應符合規定;同時,必須確保熱工水位測量的準確性,提高運行操作水平和檢修焊接工藝質量,保證高壓加熱器進汽電動門和危急疏水門的嚴密性,方能防止高壓加熱器泄漏,提高高壓加熱器的投運率。