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国产300MW#3高压加热器泄漏原因分析及预防措施

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/23 19:59:29   

  所属频道:  火力发电    关键词:  高压加热器 300MW 加热器

一、设备概述
我厂国产优化改进型300MW汽轮机的高压加热器,采用三台引进福斯特——惠勒公司技术制造的单列卧式表面加热器。高压加热器带有内置式蒸汽冷却段和疏水冷却段,如图一。蒸汽冷却段利用汽轮机抽气的过热段来提高给水温度,使给水温度接近或略高于该加热器压力下的饱和温度。凝结段是利用蒸汽凝结的潜热加热给谁。疏水冷却段是把离开凝结段的疏水热量传给进入加热器的给水,从而使疏水温度降到饱和温度下。



二、高压加热器泄漏后对机组的影响
高压加热器是利用机组中间级后的抽汽,通过加热器传热管束,使给水与抽汽进行热交换,从而加热给水,提高给水温度,是火力发电厂提高经济性的重要手段。由于水侧压力(20MPa)远远高于汽侧压力(4MPa),当传热管束即U型管发生泄漏时,水侧高压给水进入汽侧,造成高加水位升高,传热恶化,具体对机组的影响如下:
1.高加泄漏后,会造成泄漏管周围管束受高压给水冲击而泄漏管束增多,泄漏更加严重,必须紧急解列高加进行处理,这样堵焊的管子就更少一些。
2.高加泄漏后,由于水侧压力20MPa,远远高于汽侧压力4MPa,这样,当高加水位急剧升高,而水位保护未动作时,水位将淹没抽汽进口管道,蒸汽带水将返回到蒸汽管道,甚至进入中压缸,造成汽轮机水冲击事故。
3.高加解列后,给水温度降低,由280℃降低为170℃,从而主蒸汽压力下降,为使锅炉能够满足机组负荷,则必须相应增加燃煤量,增加风机出力,从而造成炉膛过热,气温升高,更重要的是标准煤耗约增加12g/kwh,机组热耗相应增加4.6%,厂用电率增加约0.5%。
4.高加停运后,还会使汽轮机末几级蒸汽流量增大,加剧叶片的侵蚀。
5.高压加热器的停运,还会影响机组出力,若要维持机组出力不变,则汽轮机监视段压力升高,停用的抽汽口后的各级叶片,隔板的轴向推力增大,为了机组安全,就必须降低或限制汽轮机的功率,从而影响发电量。
6.高加泄漏,每次处理顺利时需要30小时,系统不严密时,则工作冷却时间加长,直接影响高加投运率的目标。
三高加泄漏的现象
1.高加水位高信号报警,泄漏检测仪亦报警,另外还有高加端差增大,远远高于正常值。
2.由于高加泄漏,水侧大量漏入汽侧,通过疏水逐级自流入除氧气,为使汽包水位正常,则给水泵转速增加,给水流量增大。
3.高加泄漏后,由于传热恶化,则造成给水温度降低。
四高加泄漏原因分析
1.运行中高加端差调整不及时。
300MW机组运行规程规定,高压加热器下端差正常为5.6——8℃。(端差是指高压加热器疏水出口温度与给水进口温度的差值。)
由于运行人员责任心不强,在疏水调节装置故障或其他原因造成高加水位大幅度波动的情况下,没有及时发现,未能及时处理,致使高加端差波动较大。
2.高加受到的化学腐蚀。
300MW机组给水品质规定:给水容氧<7μg/L,PH值为9.0——9.4.
给水容氧超标,将造成高加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,寿命逐渐缩短。
3.负荷变化速度快给高压加热器带来的热冲击。
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,在给水温度还未来得及变化,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加紧急解列时,给高压加热器带来的热冲击更大,这样,加热器U型管长期受热疲劳而容易损坏泄漏。
4.高压加热器在投入或停运过程操作不当。
主要有:
(1)高压加热器投运前暖管时间不够,再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。
(2)在高加停运时,上侧疏水侧温降滞后,从而形成较大的温差,产生热变形。
5.高加每次停运查漏堵焊时,检修质量不过关。
主要有:(1)查漏,将泄漏的U型管必须全部找出来,否则堵焊仍然无效;(2)堵焊,即焊接接工艺要精。
6.高加停运后保养措施不利。
在高加每次停运后,没有按要求采取蒸汽侧充氮和水侧充氨来进行保养。
7.高加每次停运后,未进行探伤检测。
在高加管板与U型钢管之间的胀口开裂或漏缝的情况下,没有进行探伤检测,给高加下次运行带来隐患。
8.在高加U型钢管堵焊时,堵头与木材材质不同,同样给高加运行带来隐患。
五、#3高加最易泄漏原因及分析
1.由于加热器的疏水是逐级自流的,疏水方向为#1——#2——#3,这样#3高加的疏水量最大,#3高加水位难以控制,很容易形成水位大幅度波动现象。
2.三台高加水侧、汽侧技术规范:

从上述表中可以看出:#3高加水侧、汽侧工作压力差为20.9MPa,#3高加水侧、汽侧进口温度差为292.6℃,压差、温差均居三台高加之首。
3.高加投入时,是由低压到高压的顺序投运的,因此,#3高加是最先投运的,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。
六、#3高压加热器泄漏预防措施
1.保证高压加热器传热端差最佳值。
(1)由于#3高加的疏水量最大,压差又小,在抽汽压力、抽汽量发生变化以及#3高加基调失灵的情况下导致疏水门关小或关闭,容易引起疏水不畅,使水位升高,此时应加强监视检查,联系热工人员调整,必要时打开危险疏水阀,降低高加水位,维持高加水位正常值。
(2)若疏水水位过低引起端差增大,应及时联系生计科及热工人员共同进行现场的水位调整,将端差调至5.6——8℃之间。
(3)若加热器中集聚了不凝结气体,将严重影响传热,端差也会上升,因此,须合理调整高加抽空气管上阀门的开度,见附图(二)。



(4)若水位明显上升,且给水泵的出力不正常的增大,表明加热器存在泄漏,申请尽快停用加热器,防止泄露喷出的高压水柱冲坏周围的管子,是泄漏管束数目扩大。
2.保持机组负荷变化曲线平稳。
在机组启动、停用或变负荷过程中,蒸汽温度、蒸汽压力以及锅炉蒸发量在不断变化,从而高加抽汽压力、温度以及抽汽在不断发生变化,高压加热器内由于温度变化而产生膨胀或收缩变形,产生热应力,因此,为防高加热应力而产生的热变形,必须做到以下几点:
(1)锅炉要保持燃烧稳定,使炉内受热均匀,火焰中心适当,平衡通风,保持风煤比例协调。
(2)机组负荷变化率每分钟不大于3MW,汽压变化率每分钟不大于0.05MPa,温度变化率每小时不大于56℃,保持在每分钟0.5——1℃之间。
(3)在机组甩负荷以及高加紧急停运时,应立即切断加热器给水,同时要快速关闭抽汽阀,并检查抽汽逆执阀、抽汽电动门是否关严,否则手动将电动门绞紧,防止切断给水后蒸汽继续进入壳体加热不流动的给水,引起管子热变形,而切断给水后可避免抽汽消失后给水快速冷却管板,引起管口焊缝产生热应力变形。
3.高压加热器在投运、停运时注意事项:
(1)为防止高加投入过程中产生的热冲击,高加应随机启动投入。
(2)在高加故障停运时,应注意控制给水温度变化率不应大于1.1℃/min,最大不应超过1.8℃/min。
(3)高加停运时,先停运#1高加,最后停运#3高加。
(4)高加投运时,先投入#3高加,最后投入#1高加。
(5)高加投入过程中,严格控制给水温度变化率不应大于1.1℃/min,最大不应超过1.8℃/min。
4.加强管理,强化培训,创建学习型组织,争创知识性职工,提高运行值班人员的责任心及技术素质,从而在班组间创立一个认真负责,精心操作的良好氛围。

来源:中国电站集控运行技术网
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