火电厂汽机高加管束泄漏原因及处理

火电厂汽机高加 管束 泄漏原因及处理

张浩

山西漳山发电有限责任公司 山西省长治市 046021

摘要：在火力发电厂的发展过程中，每一个环节都会影响到火力发电厂的正常运行，进而影响到人们的生活。火电厂高压加热器系统是一个重要的热力系统，必须保证其质量，并及时采取相应措施，以减少故障对火电厂运行的影响，提高火电厂的经济效益。

关键词：火电厂；汽机高加；管束泄漏

引言：

火力发电厂是我国社会发展的重要组成部分，对保证各地区正常供电具有重要意义。根据火电厂汽轮机高压加热器的运行现状，分别阐述了汽轮机高压加热器管束泄漏的原因，并提出了相应的解决方案，为后续工作提供参考。

1汽轮机高加系统运行简述

一般情况下，火力发电厂的汽轮机会采用对流式加热器来加热给水，提高了运行效率从而降低了整个机组的运行成本。而回热系统的日常运行需要可靠的运行投入率来支持，其运行稳定性会直接影响整个机组的日常运行效率，影响机组的正常运行。加热器投入率是当前经济指标中的重点考核项目之一。随着火力发电机组向大容量参数发展，各种高加需要承受的给水压力和温度差明显增加。

在这样的背景下，对于整个高压加热器单元，其设计、材料选择、制造和安装的相关技术要求相当高。在日常运行中，如果高压加热器出现泄漏问题，将直接影响加热器的内部压力和温度，进而给整个汽水循环带来各种负面影响。高压加热器具有重要性及复杂性，不仅要在设计和制造环节保证其质量，还要做好后期实时监控、运行操作及维护检修各方面工作，以保证高加的持续稳定运行。

2当下高加运行过程中存在的问题与影响阐述

加热器的高质量指标与目前普遍的生产技术形成鲜明对比，许多环节如未能获得理想的加工效果，将影响高压加热器系统的正常运行。通过对某电厂高压加热器系统日常运行中存在的问题进行观察判断，发现管束泄漏和水室隔板泄露是常见问题，将会大大降低高压加热器的安全经济性。

管束泄露易造成泄露范围扩展。一方面，运行监视人员如未及时发现，使高加未能及时解列，泄露的给水长时间对周边的管子进行高压高速冲刷，就会导致更大面积的管束泄露。另一方面，在泄露的高速水流的不断冲击下，管束会产生高频振动，致使换热管与换热管、换热管与支撑板之间发生强烈磨损甚至断裂泄露，最终亦会导致加热器出现大面积的泄漏现象。

3高加发生管束泄漏的原因

3.1设备制造质量不达标

高压管板的材料一般首选合金钢板。选择板材后，在板材上适当沉积一些低碳钢材料。钢管选用不锈钢材质，并采用爆炸膨胀节技术，膨胀节位置在管板上方。如若出现堆焊工艺不达标，则会导致焊接缺陷，直接影响了加热器寿命。管束壁厚设计和制造要满足使用要求，由于高压加热器采用冷热两相对流进行换热，钢管必会受到反复冲刷，久而久之管壁会变薄。管壁不满足要求的加热器无法达到其寿命期限。

另外，高压管板水侧压力比较高，温度比较低，而蒸汽侧压力低，温度高，且汽水两侧的压差与温差很大。在高压加热器的设计和制造过程中，如果高压加热器位置的管板厚度不足以满足设备运行的基本要求，管板的拉拔必然会导致汽侧鼓包和变形。如果机组负荷发生一定程度的变化，并且调峰幅度过大和调峰速度过快，会导致负荷突变，高加汽水侧压力温度各参数也会随着负荷的变化而变化。所有这些变化都会影响管板的正常寿命，易造成管板位置变形，最终导致管束膨胀泄漏等问题。

3.2高加投退频繁

近年来，新能源发电行业发展迅速，火电厂承担了稳定电网的作用，负荷波动幅度很大，机组启停次数也大大增加，加热器投退较频繁，交变热应力次数较多，启停中水位较长期处于一个调整期，管束存在于一个不稳定的工况，两相流冲刷管束易发生振动与管板碰磨，也是造成泄漏的主要原因之一。

3.3运行操作不当

在加热器投运前没有及时打开汽水侧排空门，造成气体积聚，会严重影响加热器的换热效果，导致钢管受热不均匀，从而发生管束变形、干烧等，最终造成管束泄露。

高加在投运过程前，未进行充分暖管，形成汽液两相流，对设备造成剧烈冲击；高加投运与停运过程中，加热器出现快速升温与快速降温的情况，水室锻件、壳体和管束没有足够的时间均匀地吸热或散热，致使管路振动，以及热冲击损坏管束，进而造成设备报废性损坏。

另外，在加热器正常运行中，如果加热器的水位达不到要求，汽侧的蒸汽流速过大，会造成管束过度冲刷；与此同时，低水位易会发生闪蒸，产生汽水两相流，会剧烈冲击管束。

3.4设备堵管工艺问题

目前，最常见的堵管技术是用锥形塞焊接堵管。在打入锥形塞的过程中，锤击力比较大，导致管孔变形。如果情况严重，可能会导致损坏、新孔泄漏等问题。在检修过程中，如果管道的查漏不到位，堵漏工艺不达标，都会造成进一步的损坏。例如堵板不对称，则会造成新管束干烧泄露；焊接工艺不达标则会造成焊接缺陷，甚至会损伤管板及相邻的管束。

4预防措施

4.1设备制造缺陷的预防

加强设备制造监管，确保管壁厚度满足现场实际要求，提高抗冲刷能力；组装前，应对每根管道进行探伤和水压试验。U形管应进行热处理，无视觉缺陷；管板孔的精度、公差和同心度应符合技术要求，管孔的倒角或倒圆应光滑无毛刺。应保证管板有足够的厚度，并采用良好的管孔加工、堆焊和胀管焊接工艺。

4.2设备运行的预防措施

（1）机组启动时的检漏预防

每次机组启动时，可以利用锅炉水压试验的机会，将高压加热器蒸汽侧的水位放为零，关闭疏水门、放水门，密切注意高压加热器水位的变化，如果水位上升，立即退出高加运行，解决高加管束泄漏问题。

（2）运行中的温度控制

设备投运前，应对设备及管路进行预暖，打开疏水门，水侧和汽侧应打开启动排汽；运行中要打开连续排空门；当高压加热器在机组带负荷的状态下进行投运和停运时，运行操作人员一定要轻开轻关阀门，确保高压加热器在此过程中不会产生较大的冲击力。高加投运过程中，运行操作人员要时刻对加热器的升温与降温速度进行合理把控，确保加热器不会出现快速升温与快速降温的情况，温度的变化速率控制在≤55℃／h的范围内。另外过热蒸汽冷却区的蒸汽应具备足够的过热度，以防止蒸汽过早凝结，形成两相流冲击管束。

（3）运行中的水位控制

运行操作人员加强对加热器水位监视及控制，确保在水位自动调节的基础上不会出现低水位的情况，同时可根据具体情况于高限水位运行；禁止低水位或无水位运行。水位的合理控制既关系到设备的安全性，也关系到设备的效率及经济性。

（4）停运时的腐蚀预防

给水质量应合格，控制给水含氧量小于7μg/L，给水pH值在9.2~9.6之间。；通常根据停机时间的长短，对加热器采取冲洗、充气或冲洗氮气等防腐措施。

4.3检修方面的预防

将高加注水打压查漏列为停机检修中必查项目，利用检修机会对高加进行打压查漏，防患未然。查漏时应采用正确的方法，做到没有遗漏；维修时应采用正确的堵管工艺，对称堵管，堵管处不发生二次泄露。

5检修方案

5.1查漏措施

检测高压加热器管子泄漏的方法主要可以概括如下：

在加热器与系统完全隔离后，将水室人孔打开，汽侧供汽门、疏水门、排空门等全关，经由安全阀法兰孔向汽侧注满水，之后向汽侧充入压缩空气，加压至0.6MPa。若管束泄露，则会有水从管束漏到水室内。

要注意，注入的水应为干净的除盐水。若机组运行中，加热器泄露解列，此时加热器内部温度很高，应注入温度较高些的凝结水先行降温，之后再用常温除盐水注水降温。另外，也可以不注入除盐水，而直接向汽侧充入压缩空气，这对系统阀门的严密性要求更高，且无法直观看出泄漏点。

5.2管束堵漏措施

（1）高加汽侧泄压后将泄漏管束用锥堵契入至管口无渗漏，同时泄漏管束周围要包围封堵。对于U型管布置的高压加热器，检修人员一定要做到上下水室的管束对称封堵。

（2）在封堵过程中，我们经常遇到封堵不严密，有水渗出，严重影响了检修进度及堵头焊接质量，在此建议操作如下图01，加工专用堵水塞，堵水塞为带O型圈的圆钢，材质20号钢。

图01 高加管束堵头、堵水塞加工及安装图

（3）打磨焊接工艺标准要求：

I、对确定的泄漏区域进行打磨处理，除掉疤痕，打磨量离管板约1-1.5mm，不可伤及管板及管束口，打磨中严禁长时间打磨一个点，以免造成局部过热。

II、焊接前对焊接处及热应力区进行适当的预热至约200℃。采用THJ507RH超低氢高韧性碱性焊条用电熔焊施焊。焊接前先单独封焊每一个锥堵，最后再盖面将所有锥堵连焊成一片。

（4）焊后着色检查合格，并进行打压试验。试验时将汽侧再次灌满水，用压缩空气升压至0.6MPa，检查焊接部位及其它管束无泄漏。

结束语：

高压加热器不仅是热交换器，还是压力容器。这更需要我们在运行和检修两个方面都提高标准，严格要求，规范运行，精益检修。本文对高压加热器泄漏原因进行了深入剖析，在加热器管束泄露预防方面作了有益的研究应用，并提出了行之有效的检修方案。这对加热器投运率及机组的安全经济性的提升都有积极作用。

参考文献：

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[2]火力发电厂汽机辅机现状及优化策略[J].李南.智能城市.2019(23)

[3]火力发电厂汽机设备运行中的常见问题及技术研究[J].迟鹏,蒙磊,李思博.通信电源技术.2020(02)