電建技術|高壓加熱器運行常見問題及對策
日期：2016-08-30 閱讀數：
疏水對高加的影響
高加疏水調節系統不穩定，當疏水調節閥開度過大，加熱器出現低水位或者無水位時，上一級高加蒸汽通過疏水管道直接進入下一級高加汽側，從而降低回熱效率，破壞各加熱器間的正常參數關系；同時蒸汽在疏水管道內造成汽液兩相流會嚴重沖刷疏水管道，并產生振動，特別是對于疏水管彎頭及疏水調節閥損害較大。
當疏水調節閥開度過小或者關閉不嚴，將導致加熱器水位升高，從而加熱器高水位運行，因減少了換熱面積，使加熱器出口水的溫度降低。
加熱器疏水管道振動異常案例
設備介紹
某電廠加熱器采用逐級疏水，3號高加加熱器后疏水進入除氧器。各高加危急疏水直接排入汽輪機本體疏水擴容器。
事件經過
1號機組大修后，發現1號高加至2號高加疏水管道發生明顯晃動，為了徹底查詢管道振動的原因，采取有效解決措施，進行1號高加水位變動試驗。數據如下表：
原因分析
通過對1號高加水位變動試驗數據分析：1號高加水位低于450mm（CRT顯示）時，下端溫度差均高于規定的5.6度，高加水位從454mm下降到415過程中，疏水調節閥開度從40%一直增大到72.4%，期間機組負荷無變化，隨著疏水閥門開度加大，高加水位并未響應下降，但逐漸出現了疏水管道振動，認為隨著疏水閥門開度加大，大部分蒸汽進入疏水管道引起疏水管道溫度升高，同時疏水管道內蒸汽與水兩相流的存在，使管道發生晃動。
整改措施
1.將1號高加水位設定從435mm修改為450mm，避免過度疏水，防止低水位運行發生的疏水管道振動和下端差增大。
2.檢修期間，對1號高加內部進行檢查。
汽水沖蝕對高加的影響
高加的管束工作條件惡劣，管束的外壁受到汽、水兩相流的沖刷。由于是兩相流，蒸汽攜帶水滴撞擊外壁，長期運行使管壁變薄，并在管束內部高壓給水的作用下發生爆裂。這種情況多發生在內置式的過熱蒸汽冷卻段、疏水冷卻段和上級疏水進口處。
1. 對于大容量的機組，高加大都設計成內置式的過熱蒸汽冷卻段。在高加過熱蒸汽冷卻段的出口要求仍要有一定的過熱度，一般要求在30度～50度。如果設計的換熱系數偏小，在變工況運行時，使出口的過熱度變小甚至變為濕蒸汽，那么在過熱蒸汽冷卻段的末端和凝結段的入口就難免要發生兩相流沖蝕。
2. 當疏水調節閥故障、調節不好或變負荷運行時，易造成低水位或無水位運行，這時會有汽水同時流入疏水冷卻段，使流速增大，加劇沖刷管子外壁。
3. 上級疏水在流入進口處，因為壓力降低，會有部分疏水水發生汽化，形成汽、水兩相流，如果疏水擋板安裝不牢或是擋板的面積偏小，將加劇對附近管束的沖蝕。
高加疏水管爆裂異常事件分析
事件描述
值班人員在汽機房聽到爆響，現場發現有大量汽水。降負荷后發現2號高加和3號高加正常疏水閥門處泄漏，及時隔絕高壓加熱器，后發現該正常疏水閥門后管道爆破性撕裂。
原因分析
得知設備運行參數：溫度230度，壓力2MPa；從爆破處看，管道上部管壁明顯減薄，分析原因如下：
管道壁厚沒有達到原始設計壁厚。管道材質20號鋼，設計規格為外徑219mm，壁厚7mm。但是現場焊口部位沒有發現磨損，同時厚度為6.5mm，達不到設計厚度。
汽蝕造成壁厚減薄。疏水閥門直徑100mm，閥門后直徑變為200mm，擴容量大。閥門前壓力3.7MPa（即2號高加汽側壓力），閥門后壓力1.7MPa（即3號高加汽側壓力），疏水閥門前后壓差大，加上疏水溫度較高，疏水經過疏水閥門后發生閃蒸汽化，產生兩相流，沖蝕疏水管道內壁。
整改措施
更換破損管道。使用材質20G，管道壁厚加至10mm，提高管道可靠性。
加大機組其他高加疏水管道的檢查，主要是測定管道壁厚，防止類似事件。
高加管束端口泄漏原因
熱應力過大
高加在啟停過程中的溫升率、降溫率超過規定，使高加的管子和管板受到較大的熱應力，導致管子和管板相連接的焊縫或脹接處發生損壞，引起端口泄漏。另外，調峰時負荷變化速度太快或因故障導致加熱器突然停止運行時，如果汽側停止供汽過快或者汽側停止供汽后水側仍然繼續進入給水，因管子管壁薄，收縮快，管板厚，收縮慢，常導致管子與管板的焊縫或脹接處損壞。這就是規定的溫降率允許值只有1.7℃～2.0℃／min，比溫升率允許值2℃～5℃／min要嚴格的原因。
管板變形
管子與管板相連，管板變形會使管子的端口發生泄漏。高加管板水側壓力高、溫度低，汽側則壓力低、溫度高，尤其有內置式疏水冷卻段的加熱器，溫差更大。如果管板的厚度不夠強度不足，則管板會有一定的變形。管板中心會向壓力低、溫度高的汽側鼓凸。在水側，管板發生中心凹陷。在主機負荷變化時，高加汽側壓力和溫度相應變化。尤其在調峰幅度大，調峰速度過快或負荷突變時，在使用定速給水泵的條件下，水側壓力也會發生較大的變化，甚至可能超過高加給水的額定壓力：這些變化會使管板發生變形導致管子端口泄漏或管板發生永久變形。如果高加的進汽門內漏，則在主機運行中停運高加后，會使高加水側被加熱而定容升壓，如水側無安全閥或安全閥失靈，壓力可能升得很高，也會使管板變形。
堵管工藝不當和焊接缺陷
一般常用錐形塞焊接堵管。打入錐形塞時用力要適度；捶擊力量太大，引起管孔變形，影響鄰近管子與管板連接處，會造成損壞而使之出現新的泄漏。應遵循嚴格的堵管工藝。
高加的管板材質是合金鋼，高加的管子材質是低碳鋼，焊接前需要在管板上堆焊一層低碳鋼；往往由于堆焊技術不過關，以致留有焊接缺陷。
高加管子本身泄漏原因
汽水沖刷侵蝕
汽水沖蝕是管子發生泄漏的重要原因一般分兩種情況：
1. 汽水兩相流沖刷管子，使其變薄。
汽水兩相流產生的原因主要有：
加熱器疏水水位過低或者無水位、疏水溫度高于設計值、疏水流動阻力大、或者抽氣壓力突然降低，這些原因使疏水發生閃蒸汽化，疏水進入下一級加熱器時就帶有蒸汽，沖刷加熱器管。
過熱蒸汽冷卻段出口蒸汽達不到設計要求的過熱度，從而在后面管束段部分發生冷凝產生水。
高加某個管束發生泄漏，高壓給水從泄漏處以極大的速度沖刷管子或者隔板。
2. 蒸汽或者疏水的直接沖刷。
主要由于：防沖板失效或者設計不合理，失去防沖刷保護作用；防沖板面積不夠大，水滴隨高速氣流運動，沖刷防沖板以外的管束；由于某種原因，使入口處的汽流速度過快，加速汽流對管束的沖刷
汽水沖蝕失效案例，已經在前面一期講過，此處不再重復，具體點擊查看原文。
管子振動
給水溫度過低或機組超負荷等情況下，通過加熱器管子間蒸汽流量和流速超過設計值較多時，具有一定彈性的管束在殼側流體擾動力的作用下會產生振動，當激振力的頻率與管束自然振動頻率或其倍數相吻合時，將引起管束共振，使振幅大大的增加，導致管子與管板的連接處受到反復作用力造成管束損壞，管束振動損壞的機理一般有：
①由于振動而使管子或管子與管板連接處的應力超過材料的疲勞持久極限，使管子疲勞斷裂；②振動的管子在支撐隔板的管孔中與隔板金屬發生摩擦，使管壁變薄，最后導致破裂；③當振動幅度較大時，在跨度的中間位置相鄰的管子會相互摩擦，使管子磨損或疲勞斷裂機組停運時，應檢查高加是否泄漏，并想辦法消除。對于端口泄漏，應刮去原有焊縫金屬再進行補焊，并進行適當的熱處理，消除熱應力。
超壓爆管
引起高加水側壓力過高的因素有：一是對配用定速驅動給水泵的系統，如果只根據正常運行時的給水壓力來確定加熱器水側的設計壓力，那么啟動過程中或低負荷運行時，由于鍋爐給水調節門開度較小，給水流量減小，給水泵出口壓力增大，可能使管束承受超過設計值的給水壓力而發生爆管。運行中負荷突降或緊急停爐，熄火后常常發生這種情況。二是在機組運行中高加因故停用時，如果給水進出口閥門關閉嚴密，而進汽閥有泄漏時，被封閉在加熱器管側的給水受到漏人蒸汽的加熱，會使管束的給水壓力大幅度上升。高加水側壓力過高，水側又未安裝安全門時，過高的壓力會使管子鼓脹而變粗開裂。
管束腐蝕
給水溶氧量和PH值超標會嚴重腐蝕高加管束，同時機組停運后要對高加進行必要的防腐工作，其內部殘留的水分和氣體均對管束產生腐蝕。
管束材質與工藝缺陷
管子材質不良，管壁厚薄不均，組裝前管子有缺陷，脹口處過脹，管子外側有拉損傷痕等，在加熱器遇到異常工況時，會導致管子大量損壞。換熱U型管子管壁過薄，是結構上造成泄漏的根本原因。
管理部轉
