低壓加熱器泄漏原因分析及處理第24卷第3期2008年5月電站系統(tǒng)工程PowerSystemEngineeringVb1.24NO.345文章編號:1005-006X(2008)03—0045—02低壓加熱器泄漏原因分析及處理AnalysisandDisposeoftheLeakageforLowPressureHeater賈公禮王紅梅胡乃文楊景富(1.華電富拉爾基發(fā)電總廠,2.哈爾濱理工大學)給水回熱加熱系統(tǒng)是將汽輪機的某些中間級后抽出部分蒸汽去加熱凝結水，由于回熱抽汽不進入凝汽器，這部分蒸汽不產生冷源損失，使冷源損失減小;同時，使給水溫度得到提高,爐內換熱溫差降低,減小了不可逆損失,這樣機組的熱效率得到提高.如果回熱加熱器經常泄漏，投入率較低，將直接影響汽輪發(fā)電機組的經濟性.富拉爾基發(fā)電總廠裝有6臺哈爾濱汽輪機廠生產的N200.130.535/535型汽輪機，該機組低壓回熱設備為DJ.340型立式,U型管結構，表面式低壓加熱器.其結構,水的流程，傳熱面積等基本相同,其中群4低加為DJ.340.4型，帶有過熱段.下表為低壓加熱器基本參數(shù)：1低壓加熱器的工作原理表面式加熱器可分為立式加熱器和臥式加熱器兩種.立式加熱器占地面積小，檢修方便，但其傳熱效果要低于臥式加熱器，由于便于布置，發(fā)電廠中應用較廣.表面式加熱器的水側進，出口容水空問稱為水室，主凝結水在管內走,加熱蒸汽在管外走.低壓加熱器的受熱面是由銅管直接脹接在管板上組成的管束，管柬用專門的管架加以固定.為了便于加熱器換熱面的清洗和檢修，整個管束制成一個整體，便于從外殼里抽出.被加熱的水由進口進入水室，流經u型管束后流入出口水室流出.加熱蒸汽由加熱器外殼上部引入汽空間，借導向板的作用，使汽流成S形流動，沖刷銅管管壁進行凝結放熱.加熱蒸汽進口處管束外壁裝有防護板，以減輕汽流對管束的沖刷及磨損，延長銅管的使用壽命.2低壓加熱器的運行情況電廠I期l?3機組自20世紀80年代初并網(wǎng)發(fā)電以來,低壓加熱器在運行中經常發(fā)生漏泄，使機組不能滿負荷運行，降低了汽輪機組的熱經濟性.其中尤以撐l機撐4低壓加熱器和撐2機撐4低壓加熱器漏泄最為嚴重.撐l機撐4低壓加熱器的型號為DJ.340.4型，按照檢修人員的階段性統(tǒng)計數(shù)收稿日期:2007.10.22賈?L(1975-)，工程師.汽機分廠.齊齊哈爾，161041據(jù)顯示，該低壓加熱器自2003年1月~2004年4月的一年多時間里共漏泄了58根銅管.在運行過程中水位無法正常調節(jié)，經常在運行中切掉加熱器進行堵漏處理，這樣做既影響機組的正常負荷,又增加了檢修人員的日常維護量.2004年5月統(tǒng)計，撐l機撐4低壓加熱器共漏泄銅管數(shù)為120根，已經嚴重超過了低壓加熱器使用規(guī)定的漏泄管根數(shù)不超過加熱器總管數(shù)的10%規(guī)定,必須進行更換，否則將嚴重影響機組的經濟性，于是2004年5月進行了加熱器銅管的整體更換.撐2機撐4低壓加熱器型號為DJ—340—4型，截止2004年11月,該低壓加熱器共漏泄132根，于2004年l2月進行了加熱器銅管的整體更換.3低壓加熱器漏泄的原因分析根據(jù)電廠低壓加熱器的運行情況可以看出，隨著機組運行時間的增長，低壓加熱器漏泄越來越嚴重.U型管加熱器內部管系漏泄主要分為管子與管板脹接處漏泄和管壁漏泄.漏泄原因主要是低壓加熱器運行時的溫差過大產生熱應力，管板變形,堵管工藝不當，制造質量不良等;其次是由于汽水的沖刷，磨損，腐蝕，振動造成的管壁變薄.3.1管子與管板脹接處漏泄(1)溫差過大熱應力的影響電廠低壓加熱器受熱面為銅管退火處理后彎制而成，因受嫩江流域水質影響受熱面結垢較嚴重，銅管內壁結垢之后將造成內壁與外壁的溫差升高，造成管束的熱應力增大，使銅管很容易漏泄.加熱器在啟停過程中溫升率，溫降率超過規(guī)定,使低加的管子和管板受到較大的熱應力，使管子和管板在脹接處發(fā)生損壞.加熱器溫降率的允許值為1.7?2.0°C/min，而溫升率的允許值為2?5"C/min，加減負荷時如果汽側停止蒸汽過快，或汽門關閉后水側仍繼續(xù)進水,因管子管壁薄，收縮快,管板厚，收縮慢,常導致管子與管板的脹接處損壞.另外，由于設計原因也造成了銅管溫差過大.電廠I期3臺機組設計時4低壓加熱器的進汽溫度為340C，由于軸封一漏回汽也導入撐4低加，軸封一漏的溫度為502C,而凝結水由撐3低壓加熱器進入撐4低壓加熱器時水溫為110C左右,當開啟軸封一漏至撐4低加截門時,使汽側與水側溫差加大,容易引起水側入口管束破裂.值得注意的是水側壓力為1.56Mga，汽側壓力為0.41MPa,壓差較大也加劇了管柬破裂的程度.電站系統(tǒng)工程2008年第24卷管板變形管子與管板通過脹接相連,管板變形會使凝結水從管子和管板間隙泄漏.低加管板水側和汽側溫差，壓差很大，如果管板的厚度不夠，則管板會有一定的變形.堵管工藝不當一般常用錐形塞堵管,打入銅塞或鋼塞時用力要適度，捶擊力量如果太大，會引起管孔變形,影響鄰近管子與管板的連接，因此應遵循嚴格的堵管工藝.3.2管壁漏泄原因汽水沖刷一種原是當蒸汽的流動速度較高且汽流中含有大直徑的水滴時，蒸汽夾雜著水滴撞擊管予外壁,使管壁受汽，水沖刷變薄，發(fā)生漏泄.加熱器內部產生汽水沖擊主要原因是過熱蒸汽冷卻段內部及其出口的蒸汽達不到設計要求的過熱度引起的.加熱器的疏水水位過低或無水位，疏水進入下一級加熱器時就帶育蒸汽，或者蒸汽直接進入下一級加熱器沖刷管壁造成損壞.另一種原因是受到蒸汽或疏水的直接沖擊.各臺機組低壓加熱器的汽側入口管壁外側裝有防護板，有的加熱器防護板過小，有的防護板安裝不牢固，進汽將防護板吹掉，使蒸汽的作用力直接作用在銅管上,造成進汽口附近銅管破裂嚴重.當?shù)图庸苁鴥饶掣茏影l(fā)生損壞泄漏時，因水側壓力遠高于汽側力，水從泄漏處以極大的速度沖出會將鄰近的管子或隔板沖刷破壞.管予振動在凝結水溫度過低或機組超負荷等情況下，沖刷低加的蒸汽流量和流速超過設計值很多時，具有一定彈性的管束在殼側內受流體擾動力的作用會產生振動，當激振力的頻率與管束自然振動頻率或其倍數(shù)相吻合時,將使管子振幅增加，導致管予與管板的連接處受到反復作用力造成管束磨損，使管壁變薄,最后導致管子被汽水沖破.另外啟動凝結水泵時，由于運行人員操作不當,低加水側空氣未及時排凈，往往在低壓加熱器內存有空氣,而又全開凝水泵出口門,造成強大的汽水沖擊，銅管及水側法蘭容易受到破壞.在運行時由于4低壓加熱器的疏水水位較高，經常造成低加滿水，淹沒銅管,造成汽水沖擊，振蕩，將銅管振裂.管材腐蝕低壓加熱器的管材為銅，低加銅管常因泄漏嚴重而被迫更換.銅的腐蝕在pH值為8.5?8.8時最低，而碳鋼的pH值要求不小于9.5,低壓給水管路均為碳鋼,不可避免地造成了銅管的腐蝕.如果低加在運行中放空氣管未投運，或工作不正常使空氣排放不完全，或停運時汽側疏水未排凈，由于氧氣的存在，將會引起管束外壁的點腐蝕，形成點蝕坑.電廠機組大，中修期間，加熱器停運時未進行防腐處理,也造成了管柬腐蝕而漏泄.另外管束內集聚空氣，排汽不良，影響傳熱的同時，空氣中的有害氣體成份加劇了管束的腐蝕程度.材質和制造工藝不良管子選材不良，管壁厚薄不均勻,組裝前管子有缺陷，脹口處過脹,管子外側有拉損傷痕，彎lUu型管時工藝不好等，在加熱器遇到異常工況時,會導致管子大量損壞.換熱U型管管壁過薄，是結構上造成泄漏的根本原因.3-3脹管時脹口的質量問題由于脹管時脹口不嚴密造成脹口處漏泄,也會造成凝結水外漏至汽側，降低機組經濟性的同時，也會造成上述的很多不良情況發(fā)生,引起或加劇銅管破裂.因此，加強脹管時的工藝及監(jiān)督檢查也相當重要.4針對加熱器漏泄的情況采取的防范措施4.1防止溫差及熱應力過大的措施化學檢驗人員應定期監(jiān)測凝結水水質，檢測凝結水及抽汽質量，倘若加熱器端差增大,則應進行銅管的清洗.I期4低壓加熱器的過熱段應采用外置式加熱器對軸封一漏進行冷卻的同時加熱凝結水,以減小4低壓加熱器的換熱溫差.另外,4低壓加熱器應加大其軸封一漏來汽減溫器的尺寸以減小溫差,以防止汽側結合面及管束受溫差影響而發(fā)生的漏泄.4.2減小汽水沖擊，振動，腐蝕等因素的影響檢修人員應加強對低壓加熱器的維護，利用低壓加熱器臨時檢修及大，中，小修期間檢查加熱器的汽側進汽擋板，如發(fā)現(xiàn)問題應及時補焊加固或更換成較好的厚壁板材，以減小蒸汽直接對管束的沖刷.在低壓加熱器停運時，應用其它氣體進行防腐工作，來延長銅管的使用周期.限制汽側蒸汽或疏水的流速及防止蒸汽在疏水冷卻段內閃蒸，疏水冷卻段出口蒸汽要有足夠的剩余過熱度.另外,還可以加裝兩相流疏水器或將低壓加熱器的疏水調節(jié)門排水孔尺寸增大,加快低加疏水的排水速度,保持殼側水位正常，禁止低水位或無水位運行，防止疏水在低加汽側翻騰造成汽水沖擊，影響銅管的使用壽命.運行人員應加強培i』II學習，認真操作，正確并安全地投入和切換低壓加熱器及其附屬設備，使低壓加熱器能安全高效的使用.4.3加強對脹口的質量監(jiān)督因為U型管加熱器單根更換銅管比較困難，所以個別銅管泄漏一般不換,可用鋼堵塞緊，但當漏泄量超過總管數(shù)