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【摘 要】某厂600MW超临界机组在商业运行2年后， 3号高压加热器出现了管系严重泄漏。分析了造成3号高压加热器漏泄的各种因素， 指出了管系的高温腐蚀和热冲击是造成高压加热器漏泄的主要原因。对此，从运行中的监视维护、高加的启停操作等方面提出了针对性的解决方案和预防措施，并对泄漏管进行了封堵，以及严控水质和采取正确的启停操作，以防较大的热冲击，同时建议将高加管束更换为耐高温管，从而有效地防止了漏管的蔓延，确保了高压加热器的安全稳定及经济运行。
【关键词】超临界汽轮机；高压加热器；管系漏泄；原因分析
1.引言
某电厂一期工程安装2×600MW超临界燃煤汽轮发电机组。汽轮机为上海汽轮机制造有限公司生产的N600一24.2/566/566型超临界、中间再热、反动、凝汽式汽轮机。机组热力系统采用单元制方式，共设有八段非调整抽汽分别供给三台高压加热器、一台除氧器和四台低压加热器。三台高压加热器均为东方锅炉集团有限公司制造的单列卧式表面U型管管板式结构加热器。投入商业运行2年后，3号高压加热器发生了发生管系泄漏。为此，从3号高压加热器的结构特点和泄漏情况及运行条件等几方面对漏泄原因进行了认真分析， 提出了解决方案和防范措施，为同类型机组高压加热器泄漏处理提供了有益借鉴。
2.高加的投入意义
汽轮机采用回热加热系统是提高机组运行经济性的重要手段之一。回热加热系统的运行可靠性和运行性能的高低，直接影响整套机组的运行经济性，加热器的投入率是经济指标中重要的一项考核指标。随着火力发电厂机组向大容量高参数发展，高压加热器（以下简称高加）承受的给水压力和温度相应提高；在运行中还将受到机组负荷突变、给水泵故障、旁路切换等引起的压力和温度的骤变，这些都会给高加带来损害。
3.泄漏现象与原因分析
某日，3号高压加热器水位高信号报警，泄漏检测仪亦报警，3号高压加热器正常疏水调门开度96%接近全开，危急疏水调门频繁动作。给水泵转速增加，电流、给水流量增大。3号高压加热器出口给水温度显著降低，据此分析判断，3号高压加热器水侧管系发生泄漏。
3.1高压加热器结构特点
3号高压加热器采用为卧式U型管管板式安装结构，壳侧为蒸汽，管侧为给水。抽汽在壳侧凝结成疏水。蒸汽在高压加热器内部对给水的加热分为过热蒸汽段、凝结放热段及疏水冷却段。3号高加压热器三段加热面积分配合理，使其疏水逐级自流至除氧器，能满足加热器的正常运行要求。3号高压加热器的壳侧及水侧均设有超压保护装置，水侧入孔门采用自密封结构。在加热器里均设置有不锈钢防冲板，它可使进入壳侧水和蒸汽不至于直接冲击管束，以免使管子受到冲蚀。防冲板均布置于加热器壳体的各个进口处。加热器水室组件包括给水进口接管、出口接管、排气接管、安全阀、化学清洗接头和引导水流按规定流动的分隔板以及带密封垫圈的人孔盖，人孔座或密封盖等。加热器的壳体为钢板焊接构件，加热器的管板与管口采用爆炸焊工艺，这种焊接工艺的可靠性比较高。U型管系采用进口材质556SAGrCZ。
3.2泄漏分析判断
通过对3号高压加热器近段时间运行参数的对比分析，判断为3号高水侧泄漏严重，综合分析得知：A、B电泵流量随时间推移，流量越来越大。340MW负荷A、B电泵流量增加约300t/h，45OMW负荷A、B电泵流量增加约400t/h。3号高压加热器正常疏水调门开度随时间延伸逐渐开大。同时A、B电泵电流逐渐增大。
3.3泄漏原因分析
3.3.1高温腐蚀
从运行条件的对比可以看出，3号高压加热器汽侧压力最低， 进汽量最少，进汽温度最高，给水温度却又最低。加热器的水侧工作压力达到29MPa，最大压力高达34MPa，因而3号高压加热器管系的内外压差、温差最大，运行条件最为恶劣。尤其3号高压加热器的进汽温度已超过管系所能承受的温度极限。
3.3.2化学腐蚀
600MW超临界机组给水品质规定：给水容氧<7μg/L，PH值为9.0～9.4。机组300MW低负荷时，由于凝水、真空系统原因致使给水容氧长期超标>7μg/L，造成了3号高压加热器U型钢管管壁腐蚀而变薄，钢管与管板间的胀口受腐蚀而松弛，经长期运行加速了3号高压加热器管系腐蚀泄漏。
3.3.3负荷变化快造成较大热冲击
在机组加减负荷时，负荷变化速度过快，相应抽汽压力。抽汽温度迅速变化，在给水温度变化相应滞后，3号高压加热器U型管以及关口焊缝由于受激烈的温度交变热应力而容易损坏，尤其在机组紧急甩负荷或高压加热器紧急解列时，给3号高压加热器带来的热冲击更大，这样，3号高压加热器U型管长期受热疲劳，也是其泄漏的主要原因。
3.3.4投停操作不当
高压加热器投运前暖管不充分，在投运过程中温升率控制不当， 这样高温高压的蒸汽进入高压加热器后，对厚实的管板与较薄的管束之间吸热速度不同步，吸热不均匀而产生巨大的热应力，而使得U型管产生热变形。高压加热器投入时，是由低压到高压的顺序投运的， 因此，3号高压加热器是最先投运的，高压给水对U型钢管造成的高压水冲击最大，尤其是U型弯管处受到的冲刷最厉害，频繁冲刷使管壁冲薄。在高压加热器停运时，上侧疏水侧温降滞后，从而形成较大的温差，产生热变形。高压加热器停运后保养措施不利，在高压加热器每次停运后，没有严格采取蒸汽侧充氮和水侧充氨来进行保养。
3.3.5管子振动
高压加热器疏水冷却段中壳体侧疏水的紊流速度比较大，因而产生的激振力也比较大，尤其是当低水位或无水位运行时，汽水混合物流速高，更易引起管束振动。疏水调节阀开度如过大，在疏水冷却段内则易引起闪蒸。过热蒸汽冷却段是发生管束损坏可能性最大的区域，当汽流速度大幅度增加，如高压加热器超负荷或入口水温降低， 高压加热器的抽汽量增加从而使汽流速度大大增加。
結束语
由上述分析得知，此次3号高压加热器泄漏的主要原因是由于高温腐蚀造成。3号高压加热器所处工作环境最为恶劣，管系的内外压差、温差最大，致使3号高压加热器的汽侧连续排空气管非凝结气体的积存而产生管系腐蚀。另外3号高压加热器化学腐蚀及启停操作不当带来的热冲击等也加速了管系的泄漏。针对3号高压加热器泄漏， 制定了检查处理及防范措施，封堵了漏管及控制水质和启停操作，有效地防止了漏管的蔓延，确保了高压加热器的安全稳定及经济运行。
参考文献
[1]吴季兰.《汽轮机设备及系统》.中国电力出版社出版，1998
[2]辽宁省电力工业局.《汽轮机运行》.中国电力出版社出版，1995.4
【关键词】超临界汽轮机；高压加热器；管系漏泄；原因分析
1.引言
某电厂一期工程安装2×600MW超临界燃煤汽轮发电机组。汽轮机为上海汽轮机制造有限公司生产的N600一24.2/566/566型超临界、中间再热、反动、凝汽式汽轮机。机组热力系统采用单元制方式，共设有八段非调整抽汽分别供给三台高压加热器、一台除氧器和四台低压加热器。三台高压加热器均为东方锅炉集团有限公司制造的单列卧式表面U型管管板式结构加热器。投入商业运行2年后，3号高压加热器发生了发生管系泄漏。为此，从3号高压加热器的结构特点和泄漏情况及运行条件等几方面对漏泄原因进行了认真分析， 提出了解决方案和防范措施，为同类型机组高压加热器泄漏处理提供了有益借鉴。
2.高加的投入意义
汽轮机采用回热加热系统是提高机组运行经济性的重要手段之一。回热加热系统的运行可靠性和运行性能的高低，直接影响整套机组的运行经济性，加热器的投入率是经济指标中重要的一项考核指标。随着火力发电厂机组向大容量高参数发展，高压加热器（以下简称高加）承受的给水压力和温度相应提高；在运行中还将受到机组负荷突变、给水泵故障、旁路切换等引起的压力和温度的骤变，这些都会给高加带来损害。
3.泄漏现象与原因分析
某日，3号高压加热器水位高信号报警，泄漏检测仪亦报警，3号高压加热器正常疏水调门开度96%接近全开，危急疏水调门频繁动作。给水泵转速增加，电流、给水流量增大。3号高压加热器出口给水温度显著降低，据此分析判断，3号高压加热器水侧管系发生泄漏。
3.1高压加热器结构特点
3号高压加热器采用为卧式U型管管板式安装结构，壳侧为蒸汽，管侧为给水。抽汽在壳侧凝结成疏水。蒸汽在高压加热器内部对给水的加热分为过热蒸汽段、凝结放热段及疏水冷却段。3号高加压热器三段加热面积分配合理，使其疏水逐级自流至除氧器，能满足加热器的正常运行要求。3号高压加热器的壳侧及水侧均设有超压保护装置，水侧入孔门采用自密封结构。在加热器里均设置有不锈钢防冲板，它可使进入壳侧水和蒸汽不至于直接冲击管束，以免使管子受到冲蚀。防冲板均布置于加热器壳体的各个进口处。加热器水室组件包括给水进口接管、出口接管、排气接管、安全阀、化学清洗接头和引导水流按规定流动的分隔板以及带密封垫圈的人孔盖，人孔座或密封盖等。加热器的壳体为钢板焊接构件，加热器的管板与管口采用爆炸焊工艺，这种焊接工艺的可靠性比较高。U型管系采用进口材质556SAGrCZ。
3.2泄漏分析判断
通过对3号高压加热器近段时间运行参数的对比分析，判断为3号高水侧泄漏严重，综合分析得知：A、B电泵流量随时间推移，流量越来越大。340MW负荷A、B电泵流量增加约300t/h，45OMW负荷A、B电泵流量增加约400t/h。3号高压加热器正常疏水调门开度随时间延伸逐渐开大。同时A、B电泵电流逐渐增大。
3.3泄漏原因分析
3.3.1高温腐蚀
从运行条件的对比可以看出，3号高压加热器汽侧压力最低， 进汽量最少，进汽温度最高，给水温度却又最低。加热器的水侧工作压力达到29MPa，最大压力高达34MPa，因而3号高压加热器管系的内外压差、温差最大，运行条件最为恶劣。尤其3号高压加热器的进汽温度已超过管系所能承受的温度极限。
3.3.2化学腐蚀
600MW超临界机组给水品质规定：给水容氧<7μg/L，PH值为9.0～9.4。机组300MW低负荷时，由于凝水、真空系统原因致使给水容氧长期超标>7μg/L，造成了3号高压加热器U型钢管管壁腐蚀而变薄，钢管与管板间的胀口受腐蚀而松弛，经长期运行加速了3号高压加热器管系腐蚀泄漏。
3.3.3负荷变化快造成较大热冲击
在机组加减负荷时，负荷变化速度过快，相应抽汽压力。抽汽温度迅速变化，在给水温度变化相应滞后，3号高压加热器U型管以及关口焊缝由于受激烈的温度交变热应力而容易损坏，尤其在机组紧急甩负荷或高压加热器紧急解列时，给3号高压加热器带来的热冲击更大，这样，3号高压加热器U型管长期受热疲劳，也是其泄漏的主要原因。
3.3.4投停操作不当
高压加热器投运前暖管不充分，在投运过程中温升率控制不当， 这样高温高压的蒸汽进入高压加热器后，对厚实的管板与较薄的管束之间吸热速度不同步，吸热不均匀而产生巨大的热应力，而使得U型管产生热变形。高压加热器投入时，是由低压到高压的顺序投运的， 因此，3号高压加热器是最先投运的，高压给水对U型钢管造成的高压水冲击最大，尤其是U型弯管处受到的冲刷最厉害，频繁冲刷使管壁冲薄。在高压加热器停运时，上侧疏水侧温降滞后，从而形成较大的温差，产生热变形。高压加热器停运后保养措施不利，在高压加热器每次停运后，没有严格采取蒸汽侧充氮和水侧充氨来进行保养。
3.3.5管子振动
高压加热器疏水冷却段中壳体侧疏水的紊流速度比较大，因而产生的激振力也比较大，尤其是当低水位或无水位运行时，汽水混合物流速高，更易引起管束振动。疏水调节阀开度如过大，在疏水冷却段内则易引起闪蒸。过热蒸汽冷却段是发生管束损坏可能性最大的区域，当汽流速度大幅度增加，如高压加热器超负荷或入口水温降低， 高压加热器的抽汽量增加从而使汽流速度大大增加。
結束语
由上述分析得知，此次3号高压加热器泄漏的主要原因是由于高温腐蚀造成。3号高压加热器所处工作环境最为恶劣，管系的内外压差、温差最大，致使3号高压加热器的汽侧连续排空气管非凝结气体的积存而产生管系腐蚀。另外3号高压加热器化学腐蚀及启停操作不当带来的热冲击等也加速了管系的泄漏。针对3号高压加热器泄漏， 制定了检查处理及防范措施，封堵了漏管及控制水质和启停操作，有效地防止了漏管的蔓延，确保了高压加热器的安全稳定及经济运行。
参考文献
[1]吴季兰.《汽轮机设备及系统》.中国电力出版社出版，1998
[2]辽宁省电力工业局.《汽轮机运行》.中国电力出版社出版，1995.4