火電機(jī)組高加泄漏原因分析

王 進(jìn)，程 竟

(安徽省合肥聯(lián)合發(fā)電有限公司，安徽 肥東 231607)

0 前言

高加泄漏會(huì)造成高壓給水沖擊加熱器管束，隨著泄漏管束增多，泄漏加劇，因此必須緊急解列高加進(jìn)行處理，這樣堵焊時(shí)的管子會(huì)少一些。由于水側(cè)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽側(cè)壓力，當(dāng)發(fā)生高加泄漏時(shí)，汽側(cè)水位急劇升高，若水位保護(hù)未動(dòng)作，水位將快速淹沒抽汽進(jìn)口管道，帶水蒸汽將返回到蒸汽管道，甚至進(jìn)入高、中壓缸，造成汽輪機(jī)水沖擊事故。高加解列后，給水溫度降低，主蒸汽壓力下降。為使鍋爐能夠滿足機(jī)組負(fù)荷，必須相應(yīng)增加燃煤量，增加各風(fēng)機(jī)出力，從而造成爐膛過熱汽溫升高，更重要的是標(biāo)準(zhǔn)煤耗增加，機(jī)組熱耗增加，廠用電率增加。高加停運(yùn)后，會(huì)使汽輪機(jī)末幾級(jí)蒸汽流量增大從而加劇葉片的侵蝕；還會(huì)影響機(jī)組出力，若要維持機(jī)組出力不變，則汽輪機(jī)監(jiān)視段壓力升高，停用的抽汽口后的各級(jí)葉片，隔板軸向推力增大。為了機(jī)組安全運(yùn)行，就必須降低或限制汽輪機(jī)的功率，從而影響發(fā)電量。高加泄漏處理順利時(shí)，需要30小時(shí)，系統(tǒng)不嚴(yán)密時(shí)，則設(shè)備冷卻時(shí)間加長(zhǎng)，增加檢修工期，直接影響高加投運(yùn)率。

1 發(fā)電廠350 MW機(jī)組熱力系統(tǒng)簡(jiǎn)介

某發(fā)電廠350 MW機(jī)組，鍋爐為亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐；汽輪機(jī)為亞臨界、中間再熱、三缸雙排汽反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)。汽包產(chǎn)生的飽和蒸汽送入過熱器系統(tǒng)，加熱成參數(shù)和品質(zhì)符合要求的過熱蒸汽后送入汽輪機(jī)高壓缸內(nèi)做功，汽輪機(jī)高壓缸做功后的排汽送到鍋爐的再熱器重新加熱，使汽溫提高到一定溫度后，送到汽輪機(jī)中、低壓缸繼續(xù)做功，做完功的蒸汽排入凝汽器，與循環(huán)水換熱冷卻成凝結(jié)水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送到低壓加熱器，依次經(jīng)過#1低壓加熱器、#2低壓加熱器、#3低壓加熱器、#4低壓加熱器加熱，然后送到除氧器除氧，再經(jīng)過給水泵升壓，依次經(jīng)過#6高壓加熱器、#7高壓加熱器、#8高壓加熱器加熱后送到鍋爐繼續(xù)進(jìn)行熱力循環(huán)。

2 高加泄漏的現(xiàn)象

(1)高加水位快速上升，水位高信號(hào)報(bào)警，高加端差增大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常值。

(2)由于高加泄漏，給水大量漏入汽側(cè)，通過疏水逐級(jí)自流，進(jìn)入除氧器，維持汽包水位正常，則給水泵轉(zhuǎn)速增加，給水流量增大。

(3)加熱器筒體內(nèi)有異常汽流聲。

(4)高加泄漏后，由于給水傳熱惡化造成給水溫度降低。

(5)正常及危急疏水調(diào)節(jié)閥不正常開大。

(6)泄漏嚴(yán)重時(shí)，汽側(cè)壓力升高，進(jìn)汽管、疏水管發(fā)生水沖擊，管道有強(qiáng)烈振動(dòng)。

3 高加泄漏原因分析

根據(jù)高加在運(yùn)行中的有關(guān)現(xiàn)象和參數(shù)變化可看出，加熱器泄漏情況都有共同點(diǎn)，大多數(shù)是由于溫差過大，產(chǎn)生熱應(yīng)力而造成。常見故障泄漏點(diǎn)主要表現(xiàn)在管子與管板連接處的管口泄漏及管子本身的破裂泄漏。

3.1 運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視及狀態(tài)維護(hù)

3.1.1 高加水位

(1)高加水位過高以至滿水時(shí)，將淹沒所有管束，造成水沖擊。同時(shí)由于溫差過大產(chǎn)生振動(dòng)使得管束破裂。

(2)高加水位過低以至無水時(shí)將發(fā)生干燒現(xiàn)象。由于疏水水位的過低必將使疏水冷卻段進(jìn)口露出水面而使蒸汽進(jìn)入該段，這會(huì)破壞該段的虹吸現(xiàn)象，從而在疏水冷卻段進(jìn)口處和疏水冷卻段內(nèi)產(chǎn)生沖蝕，使管子破裂。

3.1.2 高加排空氣

高加汽側(cè)空間排除空氣不徹底，使得含氧量過多，特別是在蒸汽流動(dòng)不暢的死角處，將會(huì)引起管束長(zhǎng)期運(yùn)行中銹蝕破壞。

3.1.3 監(jiān)護(hù)調(diào)整不到位

(1)運(yùn)行中高加端差調(diào)整不及時(shí)。高加下端差正常為5.6～8 ℃(下端差是指高壓加熱器疏水溫度與給水進(jìn)口溫度的差值)。運(yùn)行中由于監(jiān)盤人員責(zé)任心不強(qiáng)，在疏水調(diào)節(jié)裝置故障或其他原因造成高加水位大幅波動(dòng)的情況下，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，未能及時(shí)處理，導(dǎo)致高加端差波動(dòng)較大。

(2)負(fù)荷變化速度快給高壓加熱器帶來熱沖擊。機(jī)組加減負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷變化速度過快，抽汽壓力和抽汽溫度迅速變化，給水溫度變化慢，管子受熱應(yīng)力變化而損壞。

(3)高加在投入或停運(yùn)過程中操作不當(dāng)。高加投運(yùn)前暖管時(shí)間不夠，溫升率控制不當(dāng)或停運(yùn)時(shí)疏水溫降滯后，都會(huì)形成較大的溫差，產(chǎn)生熱變形。

3.2 檢修質(zhì)量不高

機(jī)組停運(yùn)后，檢修人員對(duì)高加金屬焊口探傷工作不充分，沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊口疲勞損傷，使得機(jī)組投運(yùn)后，高加內(nèi)部仍存有泄漏的隱患；檢修時(shí)處理高加管束脹口泄漏缺陷過程中選擇的堵材、母材可能存在質(zhì)量問題[1]，均是導(dǎo)致高加泄漏的原因。

3.3 給水品質(zhì)

由于給水品質(zhì)未能達(dá)標(biāo)，含氧量過多以及水化學(xué)不良等原因，造成的化學(xué)腐蝕在機(jī)組的整個(gè)運(yùn)行過程中對(duì)高加管束脹口直接造成腐蝕，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行勢(shì)必導(dǎo)致脹口泄漏。

3.4 高加管束的影響

3.4.1 管子振動(dòng)

當(dāng)管子隔板安裝錯(cuò)誤以及管子隔板之間有較大間隙時(shí)，在運(yùn)行中就會(huì)發(fā)生振動(dòng)。進(jìn)汽口處蒸汽流速過高也會(huì)造成管子振動(dòng)，管子的振動(dòng)給高加管束帶來磨損及破壞[2]。

3.4.2 管束的銹蝕和沖刷

高加只要投入運(yùn)行就意味著其管束長(zhǎng)期經(jīng)受沖刷。若給水除氧不足，給水品質(zhì)超標(biāo)，將引起管束、管板以及相連接口處的銹蝕損壞。

3.4.3 水沖擊損壞

在給水管道和加熱器投運(yùn)時(shí)，由于切換過快，使系統(tǒng)中的部分管束受熱不均而發(fā)生水沖擊。給水管道與加熱器內(nèi)有空氣阻塞時(shí)也有可能發(fā)生水沖擊。另外，由于疏水水位變化，疏水調(diào)門在調(diào)整過程中頻繁動(dòng)作，將會(huì)使得上級(jí)高加疏水進(jìn)入殼內(nèi)，形成汽水兩相介質(zhì)沖擊管子導(dǎo)致?lián)p壞。

3.4.4 管子質(zhì)量問題

高加管子的質(zhì)量問題是加熱器損壞的直接原因。對(duì)于管子在制造安裝過程中或在檢修過程中出現(xiàn)的熱處理不當(dāng)，以及管材本身存在的傷痕、溝槽等不合格因素，在安裝和檢修時(shí)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

4 #6高加最易泄漏的原因

(1)正常運(yùn)行時(shí)高加疏水器的疏水是逐級(jí)自流的，#8高加自流至#7高加，#7高加自流至#6高加，#6高加疏水至除氧器。#6高加的疏水量最大，#6高加水位難以控制，很容易形成水位大幅波動(dòng)現(xiàn)象。

(2)額定工況下#6高加進(jìn)汽溫度452 ℃，進(jìn)汽壓力1.8 MPa，進(jìn)水溫度182 ℃，進(jìn)水壓力20 MPa，壓差溫差均較大。

(3)高加在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，給水先通過#6高加加熱，然后通過#7高加，最后通過#8高加再進(jìn)入省煤器；因此#6高加的水側(cè)運(yùn)行壓力是最高的，高壓給水對(duì)#6高加U型鋼管造成的高壓水沖擊最大，尤其是U型彎管處受到的沖刷最厲害。頻繁沖刷使管壁變薄，#6高加最易發(fā)生泄漏事故。

5 高壓加熱器泄漏預(yù)防措施

(1)保證高加傳熱端差最佳值。

(2)保持機(jī)組負(fù)荷變化曲線平穩(wěn)。鍋爐燃燒穩(wěn)定，爐膛受熱均勻，火焰中心適當(dāng)，平衡通風(fēng)，保持風(fēng)煤比協(xié)調(diào)；機(jī)組負(fù)荷率每分鐘不大于3 MW，汽壓小于0.05 MPa/min，溫度小于1 ℃/min；運(yùn)行中防止甩負(fù)荷。

6 高壓加熱器在投運(yùn)、停運(yùn)時(shí)注意事項(xiàng)

(1)高加隨機(jī)組啟動(dòng)而投運(yùn)、隨機(jī)組停運(yùn)而退出運(yùn)行，防止產(chǎn)生熱沖擊，控制溫升率。加熱器停運(yùn)時(shí)，順序由高到低，先停運(yùn)#8高加，再停運(yùn)#7高加，最后停運(yùn)#6高加。高加投運(yùn)時(shí)，順序由低到高，先投運(yùn)#6高加，再投運(yùn)#7高加，最后投運(yùn)#8高加。高加投入前連鎖保護(hù)試驗(yàn)必須正常，所有保護(hù)隨高加一起投入。

(2)加強(qiáng)管理，加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提高運(yùn)行人員的責(zé)任心與技術(shù)素質(zhì)。

(3)高加切除過程中，應(yīng)密切監(jiān)視給水流量的變化，防止三通閥故障等原因?qū)е陆o水中斷。

(4)高加切除后保證給水壓力穩(wěn)定，并適當(dāng)調(diào)整燃料量保證機(jī)組負(fù)荷平穩(wěn)，汽壓汽溫在合格范圍內(nèi)。

7 高加切除后機(jī)組運(yùn)行的操作監(jiān)視重點(diǎn)

(1)高加切除，給水溫度大幅下降，燃料量增加，主、再熱汽溫升高，管壁溫度會(huì)升高，要求運(yùn)行人員加強(qiáng)監(jiān)視防止超溫。將燃燒器擺角向下擺動(dòng)，降低火焰中心；將一級(jí)和二級(jí)減溫器出口溫度設(shè)定值降低；降低#2磨出力，調(diào)整配風(fēng)，監(jiān)視排煙溫度，保證汽溫可控。

啟停磨煤機(jī)時(shí)掌握好最佳時(shí)間，控制好磨后溫度達(dá)規(guī)定溫度方可給煤。防止煤粉氣流由于流動(dòng)性差造成一次風(fēng)管堵管，煤粉氣流著火推遲，爐膛火焰中心上移，使汽溫超溫。啟動(dòng)上層磨煤機(jī)時(shí)，給煤量及一次風(fēng)量增加過快，會(huì)迅速抬高火焰中心。要特別監(jiān)視汽溫變化趨勢(shì)，及時(shí)調(diào)整鍋爐主、再熱汽溫，做好主、再熱汽溫的調(diào)整工作。

(2)由于給水溫度降低，鍋爐省煤器的換熱會(huì)發(fā)生大幅度的變化，省煤器出口溫度會(huì)降低，排煙溫度降低，空氣預(yù)熱器出口一、二次風(fēng)溫會(huì)降低，直接影響到鍋爐的燃燒。運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)磨煤機(jī)的監(jiān)視，盡量保證磨煤機(jī)出口溫度及分離器出口溫度在正常范圍內(nèi)運(yùn)行。保證上煤質(zhì)量，水分不能太大，減小一次風(fēng)的漏風(fēng)量，要求一次風(fēng)壓不能太高。

(3)為防止鍋爐排煙溫度太低引起空氣預(yù)熱器低溫腐蝕，機(jī)組負(fù)荷不能太低。適當(dāng)增加尾部煙道的吹灰和空氣預(yù)熱器的吹灰次數(shù)。

(4)加強(qiáng)監(jiān)視汽輪機(jī)推力瓦溫度和軸向位移的變化。在軸向位移升高或推力瓦軸承溫度升高過程中適當(dāng)降低機(jī)組負(fù)荷，觀察參數(shù)是否穩(wěn)定，如不能維持則繼續(xù)降低機(jī)組負(fù)荷直至軸向位移與推力瓦溫度穩(wěn)定，達(dá)到報(bào)警值時(shí)應(yīng)及時(shí)匯報(bào)，到保護(hù)動(dòng)作值保護(hù)拒動(dòng)時(shí)應(yīng)立即手動(dòng)打閘。

(5)控制好升負(fù)荷率。適當(dāng)降低機(jī)組升降負(fù)荷速率，高加切除后的調(diào)整中應(yīng)加強(qiáng)機(jī)爐人員的配合，特別是調(diào)整燃燒后，應(yīng)主動(dòng)向其他人員說明負(fù)荷增減量和變化速率。

(6)加強(qiáng)汽包水位的監(jiān)視。高加切除后引起給水溫度下降，汽包水位會(huì)迅速下降，但由于用汽量減少等因素的影響，汽包水位又很快上升。此時(shí)應(yīng)了解虛假水位的變化情況，及時(shí)調(diào)節(jié)給水流量保證汽包水位，匯報(bào)值長(zhǎng)聯(lián)系調(diào)度穩(wěn)定負(fù)荷來達(dá)到汽包水位的穩(wěn)定，如果汽包水位波動(dòng)較大，達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值，保護(hù)拒動(dòng)，可立即停爐。