百萬機組高加人孔門頻繁泄漏高效治理

李成紅，徐 建，陸金龍

（國家電投集團協(xié)鑫濱海發(fā)電有限公司，江蘇鹽城 224500）

0 引言

某百萬火力發(fā)電廠給水系統(tǒng)采取100%大旁路設(shè)計，高加系統(tǒng)由1#、2#、3#號高加及1 臺外置蒸汽冷卻器、管道、閥門組成，制造廠家為杭州鍋爐股份有限公司。機組正常運行時，給水經(jīng)汽泵升壓后依次通過3#、2#、1#高加及外置蒸汽冷卻器加熱至鍋爐省煤器，基建及投產(chǎn)過程中多次發(fā)生人孔門泄漏現(xiàn)象，尤其在快速降負(fù)荷過程中，對機組安全、經(jīng)濟運行造成較大影響。期間，通過調(diào)整螺栓冷熱緊力和密封墊型式，可減小人孔泄漏，但并不能徹底消除，1 號機外置冷卻器和2 號機1#高加在啟停機過程中依然存在外漏現(xiàn)象。

當(dāng)機組運行中發(fā)生某臺高加或外置蒸汽冷卻器（因作用及結(jié)構(gòu)形式與其它高加相同、后文中統(tǒng)稱為高加）人孔門泄漏情況時，給水系統(tǒng)必須切換至旁路運行，從而退出全部高壓加熱器運行，嚴(yán)重威脅人身安全以及機組安全、環(huán)保、經(jīng)濟運行。2 臺機組自2017 年投運后將近一年時間里，頻繁發(fā)生高加人孔門泄漏情況，特別是機組停機過程中每次都會出現(xiàn)1～2 臺次高加泄漏事件，為機組安全運行埋下重大隱患。運行中處理高加人孔門泄漏須隔離龐大的高加系統(tǒng)，措施非常多，系統(tǒng)泄壓完成具備處理條件時間正常為2 d 左右，當(dāng)系統(tǒng)存在給水三通閥內(nèi)漏等情況時，可能造成處理時間進一步延長，甚至系統(tǒng)無法隔離，引起機組非停重大事故。

1 原因分析

高加人孔門泄漏屬于威脅機組安全運行的重大缺陷，如泄漏量增大會出現(xiàn)降負(fù)荷乃至停機的風(fēng)險，因此專業(yè)人員立即組織分析，通過咨詢高加生產(chǎn)廠家及使用類似結(jié)構(gòu)高加的電廠人員，很多電廠發(fā)生過同樣高加人孔門泄漏情況，通過更換增強型墊片及縮短檢修頻次，能在一定程度緩解泄漏情況的發(fā)生，但未徹底杜絕。依據(jù)我廠目前解決高加人孔門泄漏，總結(jié)發(fā)生原因有以下4 點：

（1）高加人孔門設(shè)計為內(nèi)置式堵頭密封形式，內(nèi)部設(shè)置的擋圈結(jié)構(gòu)不合理（圖1）。內(nèi)部擋圈內(nèi)徑與密封墊片外徑間隙非常小，單側(cè)僅5 mm 左右，安裝對中過程中極易造成密封墊磕碰，密封墊發(fā)生局部松散損壞，由于內(nèi)置式結(jié)構(gòu)，不易發(fā)現(xiàn)，機組運行中給水壓力隨著負(fù)荷變化而變化，密封墊在不斷經(jīng)受擠壓、膨脹作用下進一步損壞，導(dǎo)致高加人孔門密封面處發(fā)生泄漏。

圖1 高加人孔門內(nèi)置式堵頭密封形式

（2）檢修環(huán)境惡劣，安裝工藝要求極高。檢修過程中系統(tǒng)在隔離后，經(jīng)過較長時間泄壓后壓力基本上降至0，但是高加人孔門處溫度很難降到100 ℃以下，并且始終存在少量蒸汽竄出，檢修人員無法進入到水室內(nèi)部進行密封面檢查及清理，只能結(jié)合鏡子戴上防燙手套及面罩站在外面檢查清理，給檢修帶來很大的麻煩，嚴(yán)重影響檢修質(zhì)量，增加高加人孔門泄漏概率。

（3）密封墊選型不對或密封墊加工質(zhì)量缺陷。原密封墊選型為純石墨密封墊，正常運行時高壓給水將堵頭及密封墊壓緊至高加筒體結(jié)合面，理論上壓力越高越嚴(yán)密，不會發(fā)生泄漏，但負(fù)荷波動及機組停運期間，給水壓力變化較大，該型式密封墊片伸縮性能相比較差，容易發(fā)生泄漏。然而在選擇金屬纏繞墊片后，如墊片金屬繞帶及石墨帶材質(zhì)不佳，或者是加工標(biāo)準(zhǔn)達不到耐高強壓力，且反復(fù)伸縮條件下，同樣會發(fā)生墊片損壞，人孔門泄漏情況。

（4）原專用工具設(shè)計存在缺陷。它主要由3 個部分組成，即3 個支撐架和相應(yīng)的銷軸連接在一起，3 個部分之間通過轉(zhuǎn)動、彎曲，通過4～5 人配合操作，將人孔門堵頭從加熱器內(nèi)取出或回裝（圖2）。由于高加人孔門堵頭重近100 kg，且作業(yè)空間非常有限，安裝工藝要求極高，容易發(fā)生墊片損壞情況。

圖2 原專用工具示意

2 解決辦法

為徹底解決1 號機和2 號機的高、低加、外置蒸汽換熱器外漏的問題，提高設(shè)備運行可靠性，專業(yè)人員多次召開專題會進行探討，認(rèn)真分析缺陷形成的表層和深層原因，最終確定應(yīng)該從人孔門專用工具優(yōu)化改造著手，重新對專用工具進行設(shè)計，使其滿足使用要求，并具備以下5 點：①改造成本低、加工成本低；②操作方便、快捷；③對中精準(zhǔn)、可靠性高；④縮短檢修工時；⑤降低檢修周期。

（1）去除高加人孔門內(nèi)置擋圈。利用機組調(diào)停檢修等機會，確保作業(yè)環(huán)境安全情況下，人員進入高加水側(cè)，利用角磨機將內(nèi)置擋圈割除，并將原焊接處打磨平整，作業(yè)過程中務(wù)必小心謹(jǐn)慎，確保高加人孔門密封面無損傷。如發(fā)現(xiàn)密封面損傷時，采用砂輪磨頭或銑刀，打磨缺陷位置至平滑過渡，并進行100%PT 檢查合格，預(yù)熱≧150 ℃，進行補焊處理，焊條采用SMAW J607 或E6015-D1（E5915-3M2）Φ3.2 I=90～130 A，焊接完成進行打磨平滑過渡，檢查密封面的平面度小于0.05 mm，并進行100%PT 檢查合格。

（2）人孔門堵頭更換。經(jīng)過測繪，原高加人孔門堵頭密封面偏窄，減去金屬纏繞墊內(nèi)環(huán)尺寸5 mm 后，實際密封面尺寸不足15 mm，提前聯(lián)系高加設(shè)備廠家，免費提供新堵頭，要求增加實際密封面尺寸至20～25 mm，堵頭材料不低于SA387Gr11C12 鋼材要求，密封面平整度、耐壓等級等參數(shù)必須滿足給水最高設(shè)計工況要求。

（3）選用帶內(nèi)外環(huán)的優(yōu)質(zhì)金屬纏繞墊片。第一，否定使用純石墨密封墊，因為給水壓力波動較大，該類密封墊伸縮性能較差；第二，使用的帶內(nèi)外環(huán)金屬纏繞墊，內(nèi)、外環(huán)寬度控制在5～8 mm 左右，以金屬纏繞墊外環(huán)外圈尺寸與人孔門堵頭外圓尺寸平齊或略小1～2 mm 即可；第三，確保采用的金屬纏繞墊材質(zhì)及加工工藝優(yōu)良，確保密封墊具有優(yōu)質(zhì)的伸縮性能。

（4）優(yōu)化檢修專用工具。對高加人孔門原檢修專用工具進行優(yōu)化改造，優(yōu)化改造后的專用工具須具備3 個條件（一是減少轉(zhuǎn)動支撐；二是方便旋轉(zhuǎn)對中；三是保持水平度），從而確保使用安全、操作便捷、對中精度高、縮短檢修時間等優(yōu)點。優(yōu)化后的專用工具轉(zhuǎn)動套筒安裝在支撐架上，為一個圓柱形不銹鋼套筒，上面設(shè)計有一處吊點，與龍門架、轉(zhuǎn)動手柄配合使用（圖3）。在安裝過程中，通過調(diào)整手拉葫蘆，轉(zhuǎn)動手柄，調(diào)整人孔門對中（圖4），最終保證密封墊片與殼體密封面完全貼合，來保證密封效果。

圖3 優(yōu)化后專用工具示意

圖4 活動式可升降龍門吊

（5）提高檢修作業(yè)人員的技術(shù)水平，確保安裝質(zhì)量。專業(yè)點檢及檢修工作負(fù)責(zé)人要進行檢修前安全技術(shù)交底，參與檢修人員必須熟知檢修作業(yè)風(fēng)險，必須熟悉作業(yè)過程及專用工具使用，安裝過程中由工作負(fù)責(zé)人統(tǒng)一現(xiàn)場指揮，專業(yè)點檢全程旁站指導(dǎo)，防止誤操作造成設(shè)備損壞及運行中人孔門泄漏事件。拉緊螺栓緊固按照以下方式進行：冷態(tài)情況下，螺栓分3 次均勻?qū)ΨQ交替緊固，分別為要求力矩的30%、70%、100%，最終螺栓的預(yù)緊力需達到1300±100 N·m；熱態(tài)情況下，機組負(fù)荷為500 MW（對應(yīng)給水壓力15 MPa）、800 MW（對應(yīng)給水壓力25.15 MPa）、1000 MW（對應(yīng)給水壓力30.515 MPa）時，均用400±20 N·m 力矩進行拉緊螺栓緊固檢查。高加及外置冷卻器人孔熱緊力矩值見表1。

表1 高加及外置冷卻器人孔熱緊力矩值

3 效果檢查

改造后的專用工具在實際運行中均到達了預(yù)期的效果，對中效果好，可以微量調(diào)節(jié)，保證了自密封密封墊片居中、不偏斜，從而杜絕了運行期間泄漏事件的發(fā)生。

在人孔門拆裝過程中（圖5），經(jīng)過優(yōu)化的高加人孔門檢修專用工具，起到了預(yù)期效果，無論在使用效果還是檢修質(zhì)量控制方面，都令人滿意。

圖5 人孔門拆裝

改造后的專用工具節(jié)省人力、操作方便，只需3～4 人即可操作，大大縮短檢修工時。按照每臺高壓加熱器人孔門拆裝需要12 h、6人，72 工時來計算，改造后可節(jié)省1/2 的工時與人力。

4 結(jié)語

大型火力發(fā)電機組在運行中發(fā)生高加人孔門泄漏，屬于威脅人身和機組安全運行的重大缺陷，需要高度重視。以上通過自己切身經(jīng)歷的多次高加人孔門泄漏事件，分享了發(fā)生原因、處理措施以及獲得的成效，希望能給大家?guī)硪欢ǖ慕梃b作用，同時針對高加人孔門泄漏以及其他設(shè)備缺陷、隱患，也希望能夠與大家進行交流，為人身安全、設(shè)備安全、機組高效穩(wěn)定運行提供多一份保障。