李明志，劉海昌

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責任公司，浙江寧波315722）

高壓加熱器在線檢修期間快速冷卻技術(shù)研究

李明志，劉海昌

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責任公司，浙江寧波315722）

機組運行期間，加熱器發(fā)生泄漏被迫在線解列檢修時，在不改變高壓加熱器熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將汽輪機快冷裝置加熱后的壓縮空氣引入高壓加熱器，通過控制快冷裝置出口壓縮空氣溫度，對加熱器進行快速冷卻。使用該技術(shù)可以在較短時間內(nèi)降低加熱器金屬溫度，縮短加熱器冷卻及搶修時間，使加熱器可快速恢復(fù)使用。由于加熱器快冷技術(shù)的使用，加熱器冷卻過程中的金屬內(nèi)外壁溫降速度均勻、溫差小，保證加熱器金屬特性，并避免因加熱器冷卻不當造成的加熱器損壞。

高壓加熱器；在線檢修；快速冷卻

0 引言

高壓加熱器（以下簡稱高加）是發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的重要組成部分，高加的運行狀態(tài)對機組運行的安全性和經(jīng)濟性都有極其重要的作用。根據(jù)某超臨界汽輪機熱平衡圖，解列末級高加將增加熱耗約50 kJ/kWh，解列整個高加將增加熱耗約220 kJ/kWh。若高加泄漏，不僅會影響機組的經(jīng)濟性，而且還會危及機組的安全運行，嚴重時可能引起汽輪機水沖擊事故，所以運行中一旦發(fā)生高加泄漏，必須緊急處理。但高加停運后其金屬溫度較高,檢修人員不能立即進行檢修工作，必須等冷卻到一定溫度之后。按以往檢修記錄，高加自然冷卻時間為72～96 h，停用時間較長，對發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益將造成較大損失[1]，因此縮短高加的冷卻時間、實現(xiàn)快速冷卻具有重要意義。本文主要介紹高加事故檢修期間，在不改變高加熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用汽輪機快冷裝置將壓縮空氣加熱后引入高加，通過控制快冷裝置出口壓縮空氣溫度實現(xiàn)的加熱器快速冷卻技術(shù)。

1 高壓加熱器概況

某廠回熱系統(tǒng)采用“三高四低一除氧”的熱力循環(huán)系統(tǒng)，且3臺高加采用整體大旁路熱力系統(tǒng)。任意1臺高加故障時，需整體解列。3臺高加均為臥式三段冷卻表面式加熱器，技術(shù)參數(shù)見表1。高加本體主要由殼體、半球形封頭、水室、管板以及各種接口組成。高加汽側(cè)在殼體內(nèi)腔上部設(shè)置蒸汽凝結(jié)段，下部設(shè)置疏水冷卻段，進、出水管頂端設(shè)置給水進口和給水出口。過熱蒸汽進入殼體后即可加熱上部主螺管內(nèi)的給水，蒸汽凝結(jié)為水后，凝結(jié)的熱水又可將下部疏冷螺管內(nèi)的給水加熱，被利用后的凝結(jié)水經(jīng)疏水出口疏流。高加水側(cè)設(shè)防沖刷（穩(wěn)流）裝置，安裝在水側(cè)入口管端部，以防止給水進入高加管束時對管束端部造成沖蝕，起到穩(wěn)流、防沖蝕作用。水室管板一般為整鍛式結(jié)構(gòu)，水室隔板為獨立式包殼結(jié)構(gòu)，一端與水室管板焊接在一起，出口與給水出口管焊接在一起。

表1 高壓加熱器設(shè)計參數(shù)

2 高加在線檢修期間快速冷卻技術(shù)研究

2.1 快速冷卻技術(shù)研究的必要性

高加水室隔板為獨立式包殼結(jié)構(gòu)，水室管板厚度為730 mm，水室殼體厚度為180 mm，而水室隔板殼體厚度僅6 mm，當高加事故停運時，若用除鹽水強制冷卻，管板和殼體溫度下降速度較慢，管板和殼體的收縮與水室隔板的收縮不同步，隔板因此要承受來自管板和殼體收縮的綜合作用力。另外，管板脹接長度為25 mm，且管口處密封焊較薄，因強制冷卻引起的加熱器收縮不均勻，可能導(dǎo)致管板焊口拉裂。高加由于強制冷卻，筒體金屬內(nèi)外壁溫差增大，會在高加金屬內(nèi)壁產(chǎn)生附加應(yīng)力，當這種熱應(yīng)力大到一定程度，可能使高加發(fā)生彎曲變形。特別是高加管板邊緣處，當高加內(nèi)壁收縮與膨脹不一致時，會增加高加管口泄漏的危險。

高加因其金屬厚壁構(gòu)造設(shè)計，正常運行期間溫度較高。以泄漏風(fēng)險最高的3號高壓為例，正常運行期間溫度約為210℃，運行期間一旦發(fā)生加熱管管口或者人孔門泄漏，根據(jù)以往經(jīng)驗，需自然冷卻72～96 h后方可進行檢修工作，延長了高加停運時間，使回熱系統(tǒng)熱效率降低，因此有必要尋求高加在線檢修期間安全、可靠的快速冷卻方法。

2.2 技術(shù)原理

高加解列后根據(jù)加熱器實際運行溫度，可利用汽輪機快冷裝置將壓縮空氣加熱后引入高加汽側(cè)，壓縮空氣由高加抽汽口（盡量靠近高加）進入，分別流經(jīng)高加的蒸汽冷卻段、蒸汽凝結(jié)段及疏水冷卻段（如圖1所示），由正常疏水管道排出，通過控制快冷裝置出口介質(zhì)溫度的變化快速降低高加溫度。高加水側(cè)開人孔冷卻。

圖1 高壓加熱器汽側(cè)結(jié)構(gòu)

2.3 高加快速冷卻裝置的安裝

高加采用給水“大旁路”、疏水逐級自流系統(tǒng)，事故工況下通過給水三通閥同時解列3臺高加。高加快速冷卻介質(zhì)經(jīng)機組快冷裝置加熱后，由靠近高加筒體部分抽汽管道進入高加汽側(cè)。流經(jīng)蒸汽冷卻段、蒸汽凝結(jié)段、疏水冷卻段后通過正常疏水管道排入安全門后管道，如圖2所示。高加快冷聯(lián)箱與機組快冷裝置通過Φ108管道聯(lián)通，聯(lián)通管道截止閥需倒裝，避免機組正常運行期間閥蓋承壓，引起閥門泄漏等缺陷。高加快冷聯(lián)箱分別通過Φ57管道與3臺高加抽汽管道聯(lián)通，閥門同樣要求倒裝。冷卻介質(zhì)冷卻加熱器降溫后，通過安全門排氣管道排入大氣。正常疏水與安全門出口管道采用Φ57管道連接，閥門要求正裝。高加快速冷卻裝置熱力系統(tǒng)簡單、投入少、易操作，機組熱力系統(tǒng)正常運行時關(guān)閉快冷裝置供氣閥門，保證原熱力系統(tǒng)不受影響。

圖2 高壓加熱器汽側(cè)冷卻流程

2.4 高加快速冷卻裝置應(yīng)用分析

高加解列后，高加快冷裝置投運過程中，應(yīng)關(guān)閉高加抽汽電動門、逆止門及其疏水門，關(guān)閉高加正常疏水及排空氣門，開啟高加事故疏水門，待高加疏水排凈后關(guān)閉，以保證每臺高加汽側(cè)成為獨立、密封的系統(tǒng)。高加停運后殼體的金屬溫度仍較高，為減小高加在整個快速冷卻過程中的熱應(yīng)力，防止高加受到熱沖擊，必須嚴格控制高加冷卻時的溫降速率。按照制造廠規(guī)定，要求高加停運時溫降率不大于100℃/h。汽輪機快冷裝置出口壓縮空氣溫度可在20～350℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，完全能夠滿足高加溫降和溫差控制要求，快冷投入時應(yīng)根據(jù)高加實際運行溫度情況控制快冷聯(lián)箱溫度。一般設(shè)置快冷裝置聯(lián)箱溫度高于高加運行溫度5℃，流量控制20 m3/min。以3號高加為例，其冷卻過程如表2所示。部件產(chǎn)生熱沖擊，避免強制冷卻過程中高加管路、管板振動問題，減少高加內(nèi)外壁的熱應(yīng)力。

3.2 經(jīng)濟性分析

從經(jīng)濟角度看，高加的停運將使給水溫度降低，同時冷源損失增大，相當于減弱了回熱抽汽的回熱效應(yīng)，降低了熱力循環(huán)的經(jīng)濟性。對于超臨界600 MW機組，高加解列后汽輪機熱耗與最經(jīng)濟工況的熱耗相差達220 kJ/kWh。高加快速冷卻技術(shù)的使用，使高加提前約70 h恢復(fù)并列使用，經(jīng)核算可節(jié)約標煤約315 t，按標煤單價860元/噸計算，可節(jié)約27萬元，而加熱器快速冷卻系統(tǒng)投入費用約7萬元，經(jīng)濟效益明顯。

高加快冷技術(shù)的實施可與加熱器查漏同時進行，在高加汽側(cè)投入快冷后，水側(cè)壓力、溫度降至安全范圍時，可開啟人孔門進行加熱器管路查漏工作，不必另對高加進行打壓查漏，也在一定程度上縮短了檢修時間。

表2 3號高加溫降對比數(shù)據(jù)

3 高加快速冷卻技術(shù)安全、經(jīng)濟性分析

3.1 安全性分析

高加快冷技術(shù)的應(yīng)用，可以避免直接用除鹽水通入高加進行強制冷卻造成溫度突變而對金屬

4 結(jié)語

高加作為機組回熱系統(tǒng)的重要組成部分，解列后將嚴重影響機組的經(jīng)濟性。高加事故解列后，將由汽輪機快冷裝置加熱后的壓縮空氣引入高加，通過控制快冷裝置出口壓縮空氣溫度對高加進行快速冷卻，縮短了高加冷卻時間，提高檢修效率，實現(xiàn)高加提前并列運行，提高機組經(jīng)濟性。另外，高加快冷技術(shù)可保證設(shè)備的安全性，消除了原有高加檢修冷卻方法的弊端。

[1]王國忠，顧彤．趙宏偉．高壓加熱器快速冷卻技術(shù)研究與應(yīng)用[J]．電站輔機，2006，09（03）∶19-22．

（本文編輯：徐晗）

ResearchonRapidCoolingTechnologyduringOnlineMaintenanceofHigh-pressure Heater

LI Mingzhi，LIU Haichang
（Zhejiang Datang Wushashan Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315722，China）

During units operation，the heater has to be disconnected for online maintenance due to leakage. On the basis of not changing thermal system of high-pressure heater，the compressed air heated by fast cooling device is introduced into high-pressure heater.By temperature control of compressed air from outlet of fast cooling device，the heater is cooled fast.The technology can be used to decrease metal temperature of heater in short time and reduce the time of heater cooling and maintenance so that the heater can be resumed sooner.With the fast cooling technology of heater，temperature of internal metal wall and external wall of heater decreases equally with little differences，which therefore ensures metal property of heater and prevents heater damage due to inappropriate cooling.

high-pressure heater；online maintenance；fast cooling

TK228

：B

：1007-1881（2014）12-0046-03

2014-07-21

李明志（1968-），男，河北唐山人，高級工程師，從事火電廠汽機設(shè)備管理工作。