孔令桐

（漳澤電力蒲洲熱電有限責(zé)任公司，山西 永濟(jì) 044550）

0 引言

某電廠2×350 MW超臨界機(jī)組于2021年2月9日發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)3號(hào)高壓加熱器（以下簡稱“高加”）正常疏水調(diào)門、事故疏水調(diào)門跳自動(dòng)全開，3號(hào)高加水位迅速上升至高二值，疏水溫度上升至180℃。單獨(dú)解列3號(hào)高加后，經(jīng)多方判斷為3號(hào)高加水側(cè)泄漏。解列高加系統(tǒng)后又發(fā)現(xiàn)1號(hào)高加出口電動(dòng)門不嚴(yán)，導(dǎo)致2號(hào)、3號(hào)高加溫度維持在140℃，壓力維持在0.2 MPa，無法開啟3號(hào)高加人孔門進(jìn)行檢修，通過用凝結(jié)水對(duì)1號(hào)、2號(hào)高加進(jìn)行注水形成水封，把1號(hào)高加出口電動(dòng)門漏入高加的水封住，徹底解決了3號(hào)高加無法檢修的難題，避免了一次機(jī)組非停事件。

1 高壓加熱器的工作原理

高壓加熱器作為一種熱量轉(zhuǎn)換裝置，主要應(yīng)用于大型火電機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)，其傳熱性能的優(yōu)劣直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性與安全性，提高高加的傳熱效率，減小熱量傳遞過程中的不可逆損失，已成為解決能源高效利用的重要措施之一。作為評(píng)價(jià)物質(zhì)熱量傳遞能力的物理量，具有表征熱量傳遞效率的物理意義，可為高加高效運(yùn)行提供指導(dǎo)。該裝置由殼體和管系兩大部分組成，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(jìn)、出水管頂端設(shè)置給水進(jìn)口和給水出口。當(dāng)過熱蒸汽由進(jìn)口進(jìn)入殼體后即可將上部主螺管內(nèi)的給水加熱，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)的部分給水加熱，被利用后的凝結(jié)水經(jīng)疏水出口流出體外。本裝置具有能耗低、結(jié)構(gòu)緊湊、占用面積少、耗用材料省等顯著優(yōu)點(diǎn)，并能夠較嚴(yán)格控制疏水水位、疏水流速和縮小疏水端差。其工作原理為：由汽機(jī)抽汽來的高壓過熱蒸汽首先進(jìn)入加熱器的“過熱蒸汽加熱段”，沿“S”型管道流動(dòng)，并對(duì)“U”型管內(nèi)的給水進(jìn)行對(duì)流換熱，被冷卻后的蒸汽再進(jìn)入“飽和蒸汽冷凝段”繼續(xù)與給水進(jìn)行冷凝換熱，最后進(jìn)入“疏水冷卻段”換熱后逐漸成為疏水，其溫度大為降低，熱量大部分用來加熱給水。

給水在“U”型管中被加熱后經(jīng)出水室混合進(jìn)入上級(jí)加熱器或省煤器；正常疏水通過逐級(jí)自流方式流至下一級(jí)加熱器，事故疏水則直接流至排汽裝置管道疏水?dāng)U容器，對(duì)應(yīng)的正常和事故疏水調(diào)節(jié)裝置能自動(dòng)維持加熱器水位正常[1]。

2 高加泄漏現(xiàn)象及處理

3號(hào)高加泄漏后正常疏水調(diào)門、事故疏水調(diào)門跳自動(dòng)全開，3號(hào)高加水位迅速上升至高二值420 mm，疏水溫度上升至180℃，下端差溫度達(dá)20℃。高加泄漏后，立即強(qiáng)制“3號(hào)機(jī)3號(hào)高加水位高三值”保護(hù)，防止高加解列保護(hù)動(dòng)作。對(duì)高加進(jìn)行查漏試驗(yàn)，緩慢關(guān)閉3號(hào)高加正常疏水調(diào)門，發(fā)現(xiàn)3號(hào)高加水位漲幅只有幾十毫米，事故疏水調(diào)門稍關(guān)，高加水位上漲明顯。單獨(dú)解列3號(hào)高加后，緩慢關(guān)閉3號(hào)高加事故疏水調(diào)門至3%，發(fā)現(xiàn)3號(hào)高加水位上升明顯，立即開大3號(hào)高加事故疏水調(diào)門維持水位正常，判斷確為3號(hào)高加水側(cè)泄漏。立即解列高加系統(tǒng)，給水切至旁路運(yùn)行，高加系統(tǒng)解列后給水溫度下降了100℃，鍋爐排煙溫度下降了15℃，原先在高加中吸收的熱量要在鍋爐中吸收，鍋爐蒸發(fā)段后移，過熱器的蒸發(fā)量減少，同時(shí)鍋爐蓄熱導(dǎo)致屏式過熱器、高溫過熱器汽溫急劇升高。高壓缸抽汽量減少導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷升高，主蒸汽壓力升高，再熱蒸汽流量增加。

3號(hào)機(jī)高加系統(tǒng)解列后需進(jìn)行檢修，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行2 d的放水排空，發(fā)現(xiàn)3號(hào)高加排汽后壓力、溫度分別降到0.2 MPa、140℃后維持不變，經(jīng)分析判斷為1號(hào)高加出口電動(dòng)門不嚴(yán)，給水高溫工質(zhì)從1號(hào)高加出口竄進(jìn)整個(gè)高加系統(tǒng)導(dǎo)致3號(hào)高加無法正常檢修。通過使用水封法，對(duì)高加出口泄漏的給水用凝結(jié)水注入進(jìn)行降溫，降低高加內(nèi)的溫度，并將冷卻后的混合水放掉，這樣3號(hào)高加處的壓力和溫度就下降了[2]。同時(shí)重新注入溫度為80℃、壓力為1 MPa的凝結(jié)水由6號(hào)低加入口門前放水，增加臨時(shí)管路及手動(dòng)門控制，并從1號(hào)高加入口管路放水門后引入主給水管路，利用3臺(tái)高加出、入口給水管路安裝高度形成的水封，完全可以將因出口門不嚴(yán)漏入高加的給水封住，當(dāng)3號(hào)高加溫度降至50℃以下時(shí)[3]，便可以開啟3號(hào)高加人孔門進(jìn)行檢修工作。

3 高壓加熱器泄漏的危害及原因

高加泄漏后會(huì)使加熱器水位過低或無水。水位過低，不能浸沒內(nèi)置式疏水冷卻段的疏水入口，蒸汽就會(huì)進(jìn)入疏水冷卻段，影響疏水冷卻段內(nèi)部的傳熱過程。對(duì)于需要靠虹吸作用來維持疏水正常流動(dòng)的正立式加熱器和具有短程全通道疏水冷卻段的臥式加熱器，一旦疏水水位低于疏水冷卻段入口，水封遭到破壞，就喪失了疏水冷卻段的作用，使疏水所含熱量不能得到充分利用，影響熱經(jīng)濟(jì)性。各級(jí)加熱器之間的疏水一般都是逐級(jí)串聯(lián)的。在無水位運(yùn)行情況下，抽汽壓力較高的一級(jí)加熱器中的蒸汽就會(huì)通過疏水管道進(jìn)入下一級(jí)抽汽壓力較低的加熱器，取代部分參數(shù)較低的加熱器的蒸汽，使回?zé)嵫h(huán)的整體熱效率降低。對(duì)有內(nèi)置式疏水冷卻段的加熱器，當(dāng)水位過低而使疏水入口暴露在蒸汽中時(shí)，在入口處形成蒸汽和水的兩相流動(dòng)，高速流動(dòng)的混合物會(huì)侵蝕疏水冷卻段入口附近的管束、隔板等部件。另外，在水位過低的情況下，疏水冷卻段不能正常工作，由高加排出的疏水過冷度很小，疏水在流動(dòng)過程中就很容易因壓損而造成疏水在管道內(nèi)閃蒸。閃蒸后形成高速流動(dòng)的汽水混合物，對(duì)管道中的彎頭、閥門等造成嚴(yán)重的侵蝕損壞。對(duì)采用疏水泵的系統(tǒng)，疏水過冷度不足，還會(huì)對(duì)疏水泵的汽蝕余量產(chǎn)生不利影響。

檢修發(fā)現(xiàn)這次高加泄漏的主要原因有3：一是3號(hào)高加長期低水位運(yùn)行，校驗(yàn)保護(hù)發(fā)現(xiàn)與實(shí)際測量水位測量筒“0”位不一致，影響水位正常監(jiān)視，導(dǎo)致運(yùn)行人員長時(shí)間監(jiān)視水位時(shí)誤判，長期控制在較低水位下運(yùn)行。長時(shí)間低水位運(yùn)行導(dǎo)致U型管不能浸沒，長期受抽汽的沖刷，導(dǎo)致水側(cè)管束泄漏。二是管口焊縫不嚴(yán)。制造質(zhì)量不佳或者熱應(yīng)力導(dǎo)致管板變形都會(huì)造成泄漏[4]。三是管道腐蝕、加熱器超壓、檢修工藝不佳、疏水調(diào)整門調(diào)整品質(zhì)差、水位測量裝置故障等都會(huì)造成高加泄漏。

4 運(yùn)行技術(shù)措施

a）檢查高加自動(dòng)切至旁路，各閥門動(dòng)作正常，給水流量穩(wěn)定。

b）監(jiān)視主、再熱汽溫、汽壓，過熱度、水煤比的變化。

c）控制機(jī)組背壓，除氧器、排汽裝置水位。

d）注意汽輪機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)TSI（turbine supervisory instruments）參數(shù)的監(jiān)視。

e）監(jiān)視脫硝系統(tǒng)反應(yīng)器入口煙溫、噴氨流量、折算值等參數(shù)。

f）提高空預(yù)器入口風(fēng)溫，投入空預(yù)器連續(xù)吹灰。

5 高加解列后對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響

給水溫度降低，水的預(yù)熱增加。原先在高加中吸收的熱量要在鍋爐中吸收，要產(chǎn)生同樣的蒸汽，則需要加入更多的煤、風(fēng)，水煤比降低。給水溫度降低也導(dǎo)致給水蒸發(fā)量減少，造成過熱器超溫。同時(shí)爐膛出口煙溫降低，導(dǎo)致反應(yīng)器入口煙溫下降，脫硝效率降低，環(huán)保參數(shù)超標(biāo)[5]。降低機(jī)組熱效率，增加鍋爐煤耗，嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6 結(jié)束語

該高加此次檢修后，至今已安全運(yùn)行50 d，運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，未發(fā)生二次泄漏，保證了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，不僅避免了機(jī)組因高加泄漏導(dǎo)致的限負(fù)荷和機(jī)組非停，同時(shí)也避免了由于泄漏部位擴(kuò)展對(duì)人身安全及設(shè)備安全可能造成的損失，對(duì)超臨界機(jī)組類似的故障處理有一定的借鑒作用。