高压加热器故障分析及对策

摘要： 对热电厂6台高压加热器的运行状况及其故障，进行原因分析，提出改造措施，以保证高压加热器投入率，从而提高机组的经济性。

关键词：汽轮机、高压加热器、泄漏、投入率、疏水、管板

中图分类号：TK269文献标识码： A

前言

针对蚌埠涂山热电厂6台高压加热器在运行过程中多次出现加热管泄漏而导致高压加热器停运的故障，进行原因分析，提出改造措施，以保证高压加热器投入率，提高机组的经济性，改造后高压加热器投入率达95%以上，经济效益显著。

一、各机组高加配置情况：

序号 高加配置情况 高加型号 总台数 主要技术参数 制造厂家

1 1#～3#机各配一台 JG-100-3 3 壳侧工作压力：1.3MPa；壳侧工作温度：350℃

水侧工作压力：8.5MPa；水侧工作温度：160℃

流量（管）：130t/h 青岛青力锅炉辅机厂

2 4#机配两台 JG-100-3 2 壳侧工作压力：1.3MPa；壳侧工作温度：350℃

水侧工作压力：8.5MPa；水侧工作温度：160℃

流量（管）：130t/h 青岛青力锅炉辅机厂

3 5#～6#机各配一台 JG-350-2-00AI 2 壳侧工作压力：1.3MPa；壳侧工作温度：303/119℃

水侧工作压力：16.7MPa；水侧工作温度：158/190℃

流量（壳）：23.58/47.08t/h；流量（管）：420t/h 磐石电力（青岛）设备有限公司

4 5#～6#机各配一台 JG-300-1-01AI 2 壳侧工作压力：3.4MPa；壳侧工作温：420/240℃

水侧工作压力：16.7MPa；水侧工作温：190/215℃

流量（壳）：23.58t/h；流量（水）：420t/h 青岛青力锅炉辅机厂

各高加均为顺置、U型管、双流程高加，高加疏水逐级自流至除氧器。

1、故障情况

随着机组运行近年来我厂机组高加不能长时间维持正常运行，主要问题是泄漏频繁影响了机组的经济运行。跟据不完全统计，2011年上半年1~6#机组9台机组高加多次发生泄漏事故，故障统计见表1，每次故障后基本上采用堵管、补焊等处理措施。

名称

故障次数

月份 1#机高加 2#机高加 3#机高加 4#机高加 5#机高加 6#机高加

1 1 1 0 2 2 1

2 2 1 0 1 1 1

3 0 1 0 0 1 2

4 0 0 0 1 2 1

5 0 0 0 2 0 1

6 2 2 1 1 0 0

2、故障原因分析

从表看出#高加不能投运的主要原因是高加管束泄漏其中有管束胀接、焊接处及管束本身。还有因疏水器、抽汽电动门或危急疏水门内漏、疏水管件故障、蒸汽温度及压力的测量管道泄漏、放空气阀或放水管道阀泄漏，以及运行人员操作失误等因素也可能导致高加不能正常投运。下面就高加发生故障的主要原因进行分析。

高加投入或退出运行时，温度变化率太大,高加投入运行时，一般在机组带较高负荷时才给高加注水，没有预暖过程，使得高加管束温度从常温迅速升高到除氧器出口的160℃左右。高加汽侧投入运行时，通常一次全开电动抽汽门，使得高加各部位的温度再次快速上升。这样，高加抽汽管壁温升最高将达高加一般在机组带80MW 负荷左右时退出汽侧运行,并同时关闭各抽汽电动门,这时高加水侧未退出运行,相当于用温度较低的给水对管束强制冷却.此时,原来均匀的温度场因汽侧温度快速变化而变得很不均匀,引起高加管束壁温大幅度变化.由于高加管束管壁较薄,而管板较厚,在温度变化率较大时,两种材料收缩膨胀不一致,会引起高加管束与管板接口处泄漏。

可见机组高加发生泄漏的根本原因是在起停过程中高加管束受到不均匀的加热或冷却,致使局部产生较大的变形.对此,制造厂规定：高加温升速度应控制在5℃/min以内,温降速度不大于2℃/min,并随机组负荷频繁变化而形成交变热应力,使管束最薄弱的部分产生破裂而造成泄漏.管系最薄弱部位是(1)应力集中部位(2)汽水内外冲刷或腐蚀较严重部位，如弯管处/汽水空气管进出口处;(3)管系金属强度较弱部位;(4)制造质量或金属材质较差部位。

2.2高加热工控制系统故障

由于高加疏水阀一般采用自动控制!当自动控制系统发生故障!就会导致高加长期处于低水位或无水位运行，压力较高的高加抽汽和疏水一同流向下一级高加，在高加疏水系统产生汽液两相流动，从而造成对管道的冲刷要比液相流动大得多，易引起疏水系统的管道和阀门泄漏，进而迫使高加停运。

2.3高加系统阀门质量问题

高加抽汽电动阀发生内漏!造成高加无法及时退出运行进行检修，使高加长期不能正常投运。

3.技术改造措施

3.1改变高加运行方式

在机组刚开始起动和锅炉上水时，要给高加注水，此时给水温度只有80℃~100℃,高加水侧投入运行,利用水侧放空气门和放水门缓慢提高水侧温度,将温升率控制(1.5~2)℃/min.在机组负荷为30MW时,高加汽侧投入运行,待高加水侧温度均匀稳定后,再就地打开高加抽汽电动阀,分几次操作直至电动阀全开,通常电动阀的每次操作要等给水温度稳定后进行,而高加疏水应直接引入除氧器。

高加退出运行时，将高加与系统完全隔离开,使其自然冷却"高加汽侧退出运行时，采用与汽侧投入时完全相反的操作步骤，并确保汽侧退出运行时的温降率在(1~1.5)℃/min.还应做到水汽侧同时退出。

3.2高加疏水系统改造

高加疏水易产生汽液两相流。为此，对疏水系统进行了改造。改造后的高加疏水系统如图1所示，疏,水调节阀为新型汽液两相流自动调节阀。新型疏水调节阀为三通阀，分别接高加疏水管以及高加正常水位处引出的调节汽管（图2）。该调节阀可在机组负荷波动较大时，保持高加水位在正常范围内，尽量减小高加疏水形成汽液两相流对疏水管道的冲刷。

疏水调节阀结构基于汽液两相流原理，自动调节高加水位。疏水和调节汽分别由阀口、进汽口进入，当调节汽随疏水一起向阀腔喉部流动时，原先仅按疏水单相流量设计的喉部有效通流面积满足不了汽、液二相流的全部流量通过"使疏水流量降低，从而达到调节疏水量的作用。疏水调节阀调节汽的接入口正是高加正常水位处，由于汽体的比容为液体的1000多倍，因,而只需极少的调节汽量就可以控制疏水大量的变化。表2为疏水调节阀改造前后的高加水位及高加出口水温的对比表。显然，高加改造后，各高加的水位和出口水温提高，达到了设计值，提高了机组的效率。

3.3提高高加保护的可靠性

机组运行时应对热工仪表、保护、DCS系统进行有效的监督和维护，确保表计和保护装置的可靠性，杜绝高加水位保护误动。此外，还应定期对高加的各项保护进行试验，防止高加保护误动和拒动。

3.4加强高加系统的维护检修

机组在停运、备用期间，当高加温度降至100℃时，应放尽汽水侧积水，保持高加系统密闭并防止其腐蚀。根据制造厂的要求，停机一个月左右，应向高加汽水侧充氮保养。高加热态查漏时，严禁对其进行强行注水冷却。提高检修工艺水平，按照设计要求严格执行高加查漏堵漏作业指导书，有效控制检修质量，防止高加堵管焊缝反复泄漏。建议设置高加启动水箱。机组带低负荷运行时；一方面，高加可通过启动水箱运行，不必退出系统以控制管系温度变化；另一方面，高加查漏时，可以使用启动水箱对其进行缓慢冷却，避免用冷水强行冷却而造成损坏。

4结 论

通过分析某热电厂50MW机组高加系统的运行状况,指出造成该厂高加系统故障停运的原因主要有(1)高加内部管束泄漏;(2)高加疏水系统泄漏;(3)运行操作误;(4)高加热工控制系统工作不稳定.

针对上述原因,提出以下技改措施(1)高加投入或退出运行时应严格执行操作规程;(2)对疏水系统进行改造,采用新型汽液两相流自动调节阀;(3)提高热工仪表、保护的可靠性，加强高加停运时的维护检修。

通过采取以上处理措施，我厂50MW机组的高加投入率达到了99%以上,高加水位能维持在(450~550)之间,给水温度也提高了3℃~4℃，经济效,益显著,所取得的成果对同类型的机组有参考价值.

参考文献：

1、沈振飞，郑美蓉 汽轮机辅助设备 水利电力出版社 1987.7

2、蔡锡宗 高压给水加热器 水利电力出版社 1995.6

3、覃耕 张士科 换热器实用技术问题 煤炭工业出版社 1989.9