高压加热器常见泄漏原因及优化运行.pdf

2 4 东北 电力技 术 2 0 3 6 年第7 期 高压加热器常见泄漏原因及优化运行 Co mmo n L e a k a g e Ca u s e a n d Op t i mi z i n g Op e r a t i o n f o r HP He a t e r s 朱庆 玉(华能丹东电厂，辽宁 丹东 1 1 8 3 0 0)摘要：华能丹东电厂高压加热器管束自 1 9 9 8 年投产至今未发生过泄漏，其主要原因是多年来一直坚持高压加热器的优化运 行，通过技术改进及严格控制，收到非常好的效果。根据华能丹东电厂两屋 3 5 0 M W 汽轮机高压加热器的实际系统，介绍 了高压加热器优化运行控制管束泄漏的技术措施。关键词：高压加热器；优化运行；管束；泄漏 中图分类号 T K 2 2 3 5+2 8 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 7 9 1 3(2 0 0 6)0 7 0 0 2 4 0 3 华能 丹 东 电厂安装 了 2台西屋 公 司制 造 的 T C 2 F 一3 8 6型双缸、单轴、双排 汽、凝 汽再热式 汽轮机，配有英 国 B a b c o c k公司1 1 6 2 8 t h亚临界 自然循环 汽包炉及西屋公 司 3 5 0 M W 全氢冷 发电 机，锅炉与 汽轮 机热 力系统 的布 置为单 元 制。6 号、7 号、8号高压加热 器全部为水平 卧式布 置，安装在 1 7 5 m高加平 台上，对应抽汽分别是 6号 高加进汽来 自中压缸的三抽，7号高加进汽来 自高 压缸排汽 的二抽，8号高加进 汽来 自高 压缸 的一 抽。高加正常疏水为逐级 自流通过 自动调节门至除 氧器，6号、7号、8号 高压 加热器分别 各 自装设 危急疏水 自动调节 门，危急疏水至凝汽器，6号高 加水侧人口安装 1 个三通电动门，8号高加出 口安 装 1 个隔离电动门。高压加热器是汽轮发电机组非常重要的设备，高加运行的好坏直接影响机组的安全经济运行。高 压加热器管束泄漏轻则使高加跳闸，造成机组负荷 大幅扰动，汽包水位波动，甚至使汽包水位保护动 作机组跳闸；重则会发生汽轮机水击事故，造成设 备损坏。高加管束泄漏后一般需要检修 23天，高加停运对机组经济性产生较大影响(见表 1)。华能丹东 电厂高压加热器管束 自 1 9 9 8年投产 至今未发生过泄漏，2 0 0 l 2 0 0 5年高加投入率一 直保持在 9 9 以上(见表 2)，远远超过“一流 火 电厂”9 5 的国家标准。表 1 高压加热器停运对给水温度和供电煤耗的影响 表 2 华能丹东电厂投产以来每年高加全年平均投入率 根据相关技术资料介绍，我 国 3 0 0 M W 等级的 机组，无论是引进型还是全套进 口型，其高压加热 器管束泄漏带有普遍性，特别是对应三抽的 6号高 加管束泄漏现象更为严重和普遍，有些 电厂由于高 加管束封堵超过 1 0 ，不得 不考虑整台高加更换，而更换 1台高加需要上百万元人 民币，更换周期较 长，更换工程也非常复杂，对机组的安全经济性影 响较大。高加管束泄漏原因大体可分为设计、制造、运 行操作维护及发生管束泄漏后的检修封堵工艺 4 个 方面，由于 目前我国 3 0 0 MW等级的机组所采用的 高压加热器均为典型设计，国内外高压加热器的加 工制造水平也普遍提高，新安装的高加只要严格按 照新机组启规要求进行水压试验及必要的金属检验 并合格，高压加热器应该能够满足机组的运行要 求。所以由设计、制造原因造成的高加管束泄漏比 例很小。因此，是否进行过高压加热器的优化运行 则对高压加热器管束泄漏产生直接影响，由此造成 的高压加热器管束泄漏所 占比例最大。至于发生高 加管束泄漏后的检修封堵技术，这里不再详述。l 高加管束泄漏原因 1 1 高加进水、进汽对高加管束的热冲击 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，这种现象称为热冲击。一次大的热冲击，产 维普资讯 http:/ 2 0 0 6 年 第7 期 东北 电力技 术 生的热应力能超过材料的屈服极限，而导致高加管 束材料的损坏，造成高加泄漏。所以尽可能避免高 加发生每一次热冲击，对防止高加管束泄漏，延长 高加使用寿命尤为重要。高加最容易产生热冲击和被破坏的部位一般有 两处，一是高加进 汽入 口导流挡板出 口处的管束，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。二是在稳定工况下，管板承受高的给水 匝力引起的弯曲应力，加上因温度不均匀而应生的 热应力，使一些 部位 的管 口焊缝处于最 大应力下。在瞬变工况下，当机组启停、甩负荷或切换高加旁 路等工况时，热应力将 由于给水温度突然变化而增 大。热应力增大的数值 与给水温度的变化幅度和变 化速度有关。当这种弯曲应力和热应力增大到足以 使管 口焊缝金属的微小裂纹逐渐扩展而引起泄漏，或 由于交变应力使管 口焊缝发生疲劳断裂时，高加 就要被迫停运。一般有 以下几种情况能造成高加管束 的热冲 击 a 机组冷态启动时，给水泵启动前除氧器水 箱里的水温一般均加热到 1 1 0 1 2 0，这时若高 加是冷的(处于室温之下)，一旦给水泵投入运行，高加水侧出人 口电动门为开启状态，旁路为关闭状 态，高加通水，高加就要突然承受 8 O 1 0 0 o C的 温度变化。b 机组正常运行时高加退出运行，高加给水 走旁路状态一段时间后，重新投入运行时，各台高 加将承受由室温骤然升到约 1 8 0的剧烈变化。c 在机组 启停 过程 中，高加不进行 随机滑 启、滑停，而是在 2 0 3 0 机组额 定负荷时直 接投入或停止高加汽侧，此时高加进水温度一般为 1 2 0 1 3 0 o C，而 6号高加进汽已达 3 9 9，7 号高 加进汽达 2 8 3 o C，8号高加进 汽达 3 4 0 o C。6号、8 号高加汽、水侧温差高达 2 1 02 6 0 c c。d 机组正常运行特别是在高负荷下启停高加 时，未认真按照规程要求进行滑启、滑停 高加，高 加进水、进汽操作过快。机组 在满负荷时高加汽、水侧温差将进一步增大，此时高加进水温度一般在 1 8 0 o C，而在 高加停运状态三抽温度 已达 4 6 O o C，二抽温度达 3 3 5 ，一抽温度也达 3 9 6。6号、8 号高加汽、水侧温差高达 2 1 62 8 0。e 当机组发生跳 闸事故时，高加进汽快速停 止，高加将出现快速冷却现象。由于 6号高加所处位置的特殊性(对应三抽的 6 号高加进汽压力相对偏低、温度偏高，进汽管道 直径相对偏大)，决定了 6号高加管束泄漏次数要 多于 7号、8号高加。由表 3可以看出 6号高加换热温差最大，高达 2 7 4 o C，又由于进汽管道直径相对偏大(进汽电动 门直径偏大)使 6号 高加 的滑启滑停 的运行操作 难度增大，操作不当将产生热冲击。表 3 华能丹东 电厂 6号、7号、8号高加额定负荷进汽 参数 比较 1 2 高加水侧经常超压容易导致高加管束及 胀 口泄漏 高加管束水侧超压轻则使高加水侧安全门动作 跑水，严重时容易导致高加管束超过屈服极限，特 别是原来存在缺陷管束及胀 口更容易发生泄漏，一 般有以下 3 种情况可导致 高加水侧超压 a 高加水侧出口至锅炉省煤器调节 门失灵或 运行操作不当，造成误关，使高加水侧超压。b 汽动给水泵调节失灵或运行操作不当，使 汽泵转速异常升高，造成高加水侧超压。c 机组运行 中高加停运，高加进汽电动门关 闭不严，造成高加水侧产生定容加热，使高加水侧 超压。1 3 高压加热器管束垢量超标 高加水质控制不当或高加长期停运而不采取保 护措施使管束垢量增加，影响加热器换热使部分管 束产生过热现象，造成管束泄漏。1 4 高加运行水位控制偏低 高加运行 水位控制过 高，高加 出 口水温会下 降，影响机组 的经济性。高加运行水位偏低，将使 高加疏水处于汽水两相混流状态，高加疏水温度升 高，进入高加 内部的加热蒸汽流速加快，对管束冲 刷加 剧。高 加 的疏 水 端 差 一般 应控 制 为 5 5 1 1 o C，高于 1 1 o C 可判断为高加水位偏低。要控制高加运行水位正常，就必须重视对就地 水位计、水位 变送器、水位开关取样管道的冲洗，特别是下部取样 管道 容易被 杂质堵塞，使测量 失 真、水位调节失控，严重时使高加保护误动造成高 加汽水侧压力温度的巨大扰动。维普资讯 http:/ 2 6 东北 电力技 术 2 0 0 6 年第7 期 1 5 高加本体膨胀不畅 对于水平卧式布置的高加，本体膨胀问题容易 被忽视，实际上高加膨胀不畅 出现卡涩，高加会出 现“猫拱背”变形，长期膨胀不畅对高加管板胀 口 产生影响。所以应定期检查高加投运前后高加 的膨 胀是否正常，及时清除高加膨胀滑轮下的障碍物。2 高压加热器优化运行的措施 2 1 避免对高加产生热冲击 a 机组启 动过程 中，在初次启动给水 泵前，应将高加水侧切至旁路运行，开启高加出、人口电 动门的旁路注水门。当给水泵启动后，对高加进行 充水排气。这样可以使高加水侧温度随锅炉上水缓 慢预暖，避免 1 1 0 以上的除氧给水对高加管束的 热冲击。b 在汽轮机冲转前，当确认高加水侧温度与 给水温度接近时，开启高加出、人口电动门高加通 水，给水走高加。C 在2 9 0 0 r ra i n暖机过程中，将高加正常疏 水调节门投 入 自动，危急疏 水调 节门切手动 开启 1 5 左右，将疏水导至凝汽器，这时可直接依次开 启 6号、7号、8号高加进汽 电动门，随机滑启高 加开始，注意应加强对高加水位的监视。滑启 高加 一是能使高加均匀加热，防止管束的热冲击和胀 口 处变形泄漏；二是有利于汽轮机的疏水和暖机，避 免汽轮机上下缸温差的产生；还有利于高加进汽管 道和疏水管道的均匀加热。d 机组 并 网后，当负荷 达 2 0 3 0 时(已经启动 1台磨煤机)，可将高加疏水由导凝汽器 切至除氧器，此时应注意缓慢关 闭危急疏水调节 门，疏水将顺利导人除氧器。e 高加随机组滑停操作比较简单，高加所有 疏水调节均在自动状态，当机组负荷降至5 额定 负荷时，依次关 闭 8号、7号、6号高加进 汽电动 门即可。在机组正常运行期间投入和停止高加，也应避 免高加产生热冲击。a 为了更方便运行人员在机组正常运行时滑 启滑停高加，2 0 0 1年在 机组 大小修期 间，华能丹 东电厂将 1 号、2号机 6号、7 号、8号高加进汽电 动门控制方式改进为三态控制方式(实行开、关及 中间停止 3种状态)。b 滑停高加时依 次缓慢 关闭 8号、7号、6 号高加进汽电动门，控制给水温降速度不大于 1 7 C m i n。注意当各进汽电动门在关闭至剩 1 3开度 时，应特别缓慢，对 6号高加更 应注意，因为 在 1 3开 度以下时，高加 进汽量 随 阀门开 度变化 最 大，给水温度变化也最大。C，高加停运后禁止用冷水强制冷却高加管 束。d 高加启动前应缓慢高加注水，高加注水排 气后，应先开启高加 出、入 口电动门的小旁路 门，缓慢提升高加水侧温度，控制高加出口给水温升速 率小于 2 o C m i n，当高加各水侧温度与除氧器给水 温度一致时给水走高加，关闭小旁路注水 门。e 滑启高加时先依次缓慢开启6 号、7 号、8 号高加进汽电动门的旁路手动门进行进汽管道和高 加的预暖，预暖结束缓慢开启 6号、7 号、8 号高 加进汽电动门控制给水温升速度不大于 2 n fi n，对 6 号高加更应注意。当各进汽电动门在 1 3 开度 以前，应特别缓慢。2 2 提高运行操作质量 机组启动前应认真检查及试验高加水侧出口至 锅炉省煤器调节门，防止运行中失灵，在控制汽包 水位和主汽减温水差压 时应缓慢，机组负荷 高于 3 0 额定负荷时可投入自动控制，避免运行操作不 当造成误关，使高加水侧超压。小汽机汽源切换时 应防止使汽泵转速异常升高，造成高加水侧超压。机组运行 中高加停运后，应检查高加 进汽电动 门，防止高加水侧产生定容加热，高加停运后应尽快进 行高加水侧泄压。2 3 控制高压加热器管束垢量 利用机组大小修 的机会进行 高加垢量的检 查，发现超标应及时安排化学清洗。机组运行中应加强 高加水质的监督：运行中加热器给水 p H值应控制 在 9 09 5；溶解氧不大于 7 g L；高加疏水及 进入省煤器给水含铁不大于2 0 L。加热器长期停运后应采取保护措施：对加热器 汽侧采用充氮保护，保持汽侧 氮气压力为 0 1 2 M P a；对加热器水侧采用湿保护。2 4 控制高加水位 a 高加 的疏 水端差一般 应控制 在 5 5 1 1 c(=，高于 1 1 c【=可判断为高加水位偏低并及时进行 调整。b 经常进行就地水位计、水位变送器、水位 开关校对，确保各水位测量正确，定期进行取样管 道的冲洗。(下转第 5 2页)维普资讯 http:/ 5 2 东北 电力技术 2 0 0 6 年第7 期 在核电的发展过程 中，人们花 了很大的精力，分析 了反应堆 可能发生、甚至不一定会发生的一切 潜在事故，进行了大量的理论和实验研究，改进 了 反应堆的设计，完善了安全保护系统以及事故冷却 系统，健全了操作规程 现今的反应堆是足够安全 的 5 发展核电的社会效益 发展核电最直接、最明显的利益在于核电站投 产发电后，可以给 当地带来巨大的收益。核电站的 回报十分惊人，从主要 的财务指标看，在成本费用 率、产值利润率等指标方面均高于整个电力行业的 平均盈利水平，毛利润率一般都维持在 3 0 以上。据介绍，大亚湾核 电站从建设到 2 0 0 2年共实现 利 税数 十亿 元人民 币，上缴各项税金 超 2亿 元人 民 币。它对地方政府的诱惑还体现在建站资金的来源 上，大亚湾核 电站并没有 花费当地政府的一分钱，却从最初的 4亿多美元的注册资金滚动到今天 5 7 0 亿元人 民币资产，并以核养核建 立两座新 的核 电 站。发展核电的优势还表现在以下几方面。a 发展核电可 以节省大量的化石燃料，煤和 石油都是化学工业、轻纺工业的宝贵原料，仍作为 燃料利用是极不经济的。b 核电站是一种安全可靠并且 清洁的电站，对于核电站放射性废物，采取 了各种必要措施，经 过严格处理，在符合标准时才允许排放。从目前国 内外核电站运行资料来看，在正常运行情况下，在 放射性排放方 面，核 电站对环境 的污染 比火电站 轻。而且烧煤的电站每天还要排出几百吨的二氧化 硫等有害气体，相 比之下，发展核电可以减少化石 燃料燃烧造成的环境 污染。c 核电站的发电成本低于火电站，核 电站的 建造投资费虽然高于火 电站，但燃料费要 比火电站 低得多，昕以折算到发电成本，核电也低于火电。近几年煤炭价格的上涨，使得火电成本提高，再加 上环保方面的要求，火 电厂要安装脱硫设备，使得 火电的投资和运行费用进一步提高，这样，核电在 发电成本上就更具优势。d 发展核电可以缓解交通运输的紧张，一座 1 0 0 0 0 0 M W 电功率 的压水堆核 电站，一年只需要 3 0 t 左右的低浓缩铀，这些铀 只要一节车皮就能拉 走。而 相 同 容 量 的燃 煤 电 厂，一 年 就 要 烧 掉 3 0 0 0 0 0 0 t 左右 的原煤，要用 1 o o o JJ 火车 运输燃 料，运输负担之沉重是可想而知的。由此看来，大力发展核电必将 为国家带来丰厚 的经济 利益 同时也将 有效地解 决资源及环 境问 题，产生 良好 的社会效益。参考文献：1 陈世 君 世界 核电现 状及 发展 趋势 J：核 电工程 与技术，2 0 0 1(1)，1 1 1 8 2 钟信加快 核 电发展 步伐前 景诱 人 J 广西 电业，2 0 0 4 (9)，91 0 3 r中智 中国核 电的发展与展 望 J 现代 电力，2 0 0 5(1)，7 1 2 4 臧希年，申世 飞核 电站系统及设备 M 北 京：清华大学 出版社，2 0 0 3 作者简介：张雪 松(1 9 6 4 一)，男，硕士，工 程师，现从 事 电厂锅 炉的 教 学 和研究工作。(收稿 日期2 O 0 60 3 2 9)七 七七 七 七七 女七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 (上接 第 2 6页)2 5 消除高加本体膨胀不畅 高加启停过程中经常注意高加本体膨胀情况，作好标记和相关记录，及时清除高加膨胀滑轮下的 障碍物，确保高加本体膨胀顺畅。3 结束语 汽轮机热力系统中的高压加热器，是利用在汽 轮机内已作过一部分功的蒸汽来加热给水，以减小 排汽在凝汽器 中的热损失，从而提高循环热效率。高压加热器能否正常投入运行，对火力发电厂的经 济性和出力有很大影响，随着火力发电机组向大容 量高参数发展，高压加热器承受的给水压力和温度 相应提高；在运行 中机组 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，都会给高压 加热器带来损害。对此，除了在高压加热器的设 计、制造和安装时必须保证质量外，必须在运行维 护等方面采取必要的措施，才能确保高压加热器的 长期安全可靠运行，华能丹东电厂多年来坚持高压 加热器的优化运行，收到 良好效果。作者简介：朱庆玉(1 9 6 4 一)，男，本科，高级 工程 师，现 从事 汽轮 机运 行管理工作。(收稿 日期2 o 0 6 0 3 1 7)维普资讯 http:/