300MW汽轮机高加频繁泄漏解决方案.docx

高压加热器是给水系统的重要设备，其性能和运行的可靠性将直接影响机组经济性和安全性，某电厂#3高压加热器在运行中频繁出现管束泄漏，影响机组安全稳定运行。本文对高压加热器泄漏产生原因进行分析，同时采取预防措施，使高加泄漏得到了有效控制。1 .设备概述某电厂300MW汽轮机的高压加热器，采用三台单列卧式表面加热器。高压加热器带有内置式蒸汽冷却段和疏水冷却段，(如图所示)。来自给水泵的高压给水首先进入高加水室，因隔板的阻挡给水进入进水侧管孔的U形管内，流经U形管而被管外的蒸汽介质所加热，出U形管至水室的出水侧，经出水接管流出体外，然后流向另一台汽侧压力更高的上一级高加。抽汽进入高加体内的过热蒸汽冷却段，它加热给水而本身被冷却后进入蒸汽凝结段，由上而下向下流动和被冷凝成疏水积聚在壳体底部，疏水进入疏水冷却段被冷却后最后流出体外，经疏水调节阀控制流向下级高加或除氧器。2 .高压加热器泄漏后的影响(1)高加泄漏后，会造成泄漏管周围管束受高压给水冲击而使泄漏管束扩大，泄漏量增加，及时解列高加进行处理，防止其他管束受到损坏。(2)高加泄漏后，由于水侧压力20MPa左右，远远高于汽侧压力，这样，当高加水位急剧升高，而水位保护未动作时，水位将淹没抽汽口管道，蒸汽带水将返回汽轮机内部，造成汽轮机水冲击事故。(3)高加解列后，给水温度由280降至170左右，为使锅炉蒸发量不变,则必须相应增加燃煤量和风机出力，从而造成炉膛温度升高，汽温升高，机组热耗增加。(4)高压加热器的停运，还会影响机组出力，若要维持机组负荷不变，则汽轮机监视段压力升高，停用的抽汽口后的各级叶片，隔板的轴向推力增大，为了机组安全，就必须降低或限制汽轮机的功率，从而影响发电量。(5)高加泄漏，每次处理顺利时需要72小时左右，系统不严密时，则工作冷却时间更长长，严重者需要停机处理，直接影响高加投运率和机组利用小时完成情况。(6)高加停运后，还会使汽轮机末级叶片蒸汽流量增大，加剧末级叶片的侵蚀。3 .高加泄漏的现象(1)高加泄漏后，由于高温水漏到管束外，疏水量的增加导致正常疏水调节阀开度增大，同时疏水温度逐渐升高导致高加端差逐渐呈增大趋势，远远高于正常值。(2)由于高加泄漏，水侧大量漏入汽侧，通过疏水逐级自流入除氧器，为使汽包水位正常，则汽动给水泵转速增加，汽泵出口流量增大。(3)高加泄漏严重时本体振动，同时就地听到明显的泄漏声，事故放水门频繁打开。(4)高加泄漏后，由于传热恶化，则造成给水温度降低。4 .#3高加泄漏原因分析(1)由于加热器的疏水是逐级自流的，疏水方向为#1高加一#2高加f#3高加，这样#3高加的疏水量最大，在疏水调节装置故障或其他原因造成高加水位大幅度波动的情况下，没有及时发现进行调整，造成高加异常解列或者满水事故。（2）正常运行中#3高加水、汽侧工作压差为18.5MPa左右，温差为290左右，故压差、温差均居三台高加之首（附：高加水侧、汽侧技术规范）。高加投入时，是由低压到高压的顺序投运的，因此，#3高加是最先投运的,高压给水对U型钢管造成水冲击最大，尤其是U型弯管处受到的冲刷最厉害，频繁冲刷使管壁冲薄。#3高加受到的化学腐蚀。300MW机组给水品质规定：给水容氧V7gL,PH值为9.0-9.4,给水中溶氧偏高，首先将造成#3高加U型钢管管壁腐蚀而变薄,钢管与管板间的胀口受腐蚀而松弛，经长期运行，寿命逐渐缩短。（3）在机组加减负荷时，#3高加抽汽压力、抽汽温度变化最快，加热器U型管以及焊缝由于受激烈的温度交变热应力而容易损坏，尤其在机组用负荷或高加紧急解列时，给#3高压加热器带来的热冲击更大，这样，加热器U型管长期受热疲劳而容易损坏泄漏。5 .#3高压加热器泄漏预防措施（1）保证高压加热器传热端差最佳值。由于#3高加的疏水量最大，压差又小，在抽汽压力、抽汽量发生变化以及#3高加调整失灵的情况下导致疏水门关小或关闭，容易引起疏水不畅，使水位升高，此时应加强监视检查，必要时打开危险疏水阀，降低高加水位，维持高加水位正常值。若水位明显上升，且给水泵的出力不正常的增大，表明加热器存在泄漏，申请尽快停用加热器，防止泄露喷出的高压水流冲坏周围的管子，是泄漏管束数目扩大。（2）保持机组负荷变化曲线平稳。在机组启动、停用或变负荷过程中，蒸汽温度、压力以及锅炉蒸发量在不断变化，从而使高加抽汽压力、温度以及疏水在不断发生改变，使高加膨胀或收缩变形产生热应力。因此，为防高加热应力而产生的热变形，必须做到在机组甩负荷以及高加紧急停运时，应立即切断加热器给水，同时要快速关闭抽汽阀，并检查抽汽逆止阀、抽汽电动门是否关严，否则手动将电动门绞紧，防止切断给水后蒸汽继续进入壳体加热不流动的给水，引起管子热变形，而切断给水后可避免抽汽消失后给水快速冷却管板，引起管口焊缝产生热应力变形。（3）加强高压加热器在投运、停运时管控为防止高加投入过程中产生的热冲击，建议高加应随机启动投入。运行中高加投运或者解列时，应注意控制给水温度变化率不应大于1.5°Cmin,最大不应超过3°Cmino六、结论通过以上各项措施的实施，高加泄漏得到了有效预控，高加投入率提高，但仍有个别机组高加系统发生泄漏的异常，我们还应不断的探索、总结经验，在运行、检修、维护各方面完善提高。【案例分析】：高加泄漏的原因及处理方案文章通过对#3高压加热器结构、现场布置，高加泄漏的原因分析、处理方案及过程等方面的阐述，并结合现场高加布置使用情况总结出石家庄良村热电有限公司频繁发生#3高加泄漏的判断和处理方法。处理一、引言高低压加热器是利用汽轮机抽汽加热锅炉给水的装置，提高了电厂热效率，节约了燃料，有利于机组安全运行。通过对高加泄漏原因的分析，结合长期工作实践，在高加处理泄漏方面进行了规范作业，从而有效的提高其运行周期。二、#3高加的结构和参数我厂2台30万机组均配置3台高加，均为卧式、U形管、双流程结构形式，现场串联布置，疏水采用逐级自流方式，水位采用自动调节方式，其中#3高加为上海电气集团股份有限公司生产的型号JG-885-3-1,有效表面积885m2,换热器U型钢管材质SA556GrC-2,U型钢管数量1131根,U型钢管管外径16x1.9,高加管板厚度330mm,管板材质为20MnMo。三、高加泄漏的原因导致高压加热器泄漏的原因很多，根据各厂的经验对发生故障频率较多的原因分别进行分析如下：1、高压加热器在投运或停运过程中操作不当(1)高压加热器投运前暖管时间不够，再投运过程中温升率控制不当，这样高温高压的蒸汽进入高压加热器后，对厚实的管板与较薄的管束之间吸热速度不同步，吸热不均匀而产生巨大的热应力，而使U型管产生热变形。(2)在高加停运时，高加内上部管束温降滞后，从而形成较大的温差，产生热变形。2、热应力过大加热器在启停过程中、调峰时负荷变化速度太快、主机或加热器故障而骤然停运加热器时，都会使金属温升率、温降率超过规定，使高加的管子和管板受到较大的热应力，管子和管板相联接的焊缝或胀接处发生损坏，引起端口泄漏。又因管子管壁簿、收缩快，管板厚、收缩慢，常导致管子与管板的焊缝或胀接处损坏。3、冲刷侵蚀当高加内某根管子发生损坏泄漏时，高压给水从泄漏处以极大的速度冲出会将邻近的管子或隔板冲刷破坏；另外，因防冲板材料和固定方式不合理，在运行中破碎或脱落，受到蒸汽或疏水的直接冲击时，失去防冲刷保护作用。4、水侧超压引起高加水侧压力过高的因素有给水压力、流量突变，如给水泵掉闸、汽机掉闸、锅炉安全门拒动、高加保护动作等情况，高加管系承压突升,又瞬间释放，使设备损坏；在机组运行中高加因故停用时;如果给水进出口阀门关闭严密，而进汽阀有泄漏时，被封闭在加热器管侧的给水受到漏入蒸汽的加热,会使管束的给水压力大幅度上升，在高加水侧压力过高，过高的压力会使管子鼓胀而变粗开裂。5、材质、检修工艺不良管子材质不良、管壁簿厚不均、组装前管子有缺陷、胀口处过胀、管子外侧有拉损伤痕等，在加热器遇到异常工况时，会导致管子大量损坏；在检修时，一般常用锥形塞焊接堵管，捶击力量太大，引起管孔变形；在焊接过程中，如预热、焊缝位络及尺寸不合适，都会造成邻近管子与管板连接处的损坏，使之出现新的泄漏。四、#3高加容易发生泄漏的原因：1、#3高加运行环境恶劣1)#3高加泄漏居三台高加之首，主要原因为压力和温度差最大，#3高加水侧、汽侧工作压力差约17MPa,#3高加水侧、汽侧进口温差约290。2)高加投入时，是由低压到高压的顺序投运的，因此，高压给水首先对#3高加U型钢管造成高压水冲击，尤其是U型弯管处受到的冲刷最严重，我公司机组投产至今己运行9年时间，长时间频繁冲刷使管壁减薄。3)由于加热器的疏水是逐级自流的，疏水方向为#1-#2用3,这样#3高加的疏水量是最大的，很容易形成水位大幅度波动现象。并且#3高加压差和温差居三台高加之首，而高加投运时是#3高加最先投运，高压给水对U型管束造成的冲击最大，尤其U型弯管处受到的冲刷也最厉害，频繁的冲刷使管壁变薄造成#3高加及易频繁发生泄漏。4） #3高加投运时，运行稍开给水三通阀旁路门进行系统充水，当时#3高加就产生剧烈振动，这种现象会对管束造成极大的损伤。5）查阅大量资料，发现高加管束发生泄漏的事件非常多，原因大体都相同，并且咨询周边兄弟单位高加管束泄漏事件频频发生。在高加多次泄漏管束封堵又频繁出现泄漏后改变原封堵方式进行大面积盖面补焊后泄漏频率明显有所降低。五、高加管束堵漏方案1、高加人孔门打开后进行高加管束检漏和堵漏工作。2、在高加罐体壳侧压力表接口处安装压力表和充气接口。3、确认高加壳侧上所有开口部位均已关闭密封。4、从加装的充气口向高加壳侧内充入干燥清洁的压缩空气，当表压达到规定压力后（0.4MPa）,关闭截止阀，注意压力表指针是否有变化，如不能维持压力打开截止阀，保持压力的持续性。5、在水室管口，用刷子将调好的皂液涂用刷子涂刷在待检漏处并观察情况，发现泄漏，及时标记、记录。（进出管口都做好标记）6、检漏结束后，用湿白布擦洗检验表面，将皂液擦洗干净，以无泡沫且无可见皂液为准。7、对泄漏管束进行堵管1）在离管板表面63mm至75mm的深处测定管子的内径,选取合适镶胀管束管子尺寸和管子厚度的胀管器,放入胀管器,对离管板表面50-75mm的管子进行冷滚轧,将管子内径扩大0.127mm。保证被堵部位管子与管板完全贴合。2）用打磨方法把原来的焊接在管板上的焊接金属全部磨去，并清洁抛光管孔和堵头,除去所有的氧化物潮气、油脂和油污,最后用丙酮清洗。3）将加工好的堵头塞入管板孔一定深度之后打紧,露出IOmm左右便于其后角焊接。（多余的长度进行割除，进出管口都要封堵）4）将堵头密封焊到管子和管板的管孔带上,焊接部位预热到55,以除去潮汽。起弧和停弧使用起弧板,保持短弧,并使用完全干燥的焊条,以免出现气孔。如需多层焊时,在焊下道焊缝前必须清除上道焊缝,并使其他起点和终点错开,管板的平均温度在65°C左右。5）如水室内在管板端附近有水或蒸汽泄漏,而湿度很高,则附近管子都要吹干,并且采取措施,制止水或蒸汽泄漏,降低湿度,使其不影响焊缝。6）在焊接时必须注意不要烧到附近缝和管孔带;不要使管板过分受热:不要使附近的管子和管板密封焊过分受热，不要使电弧碰到附近的管端,管子与管板的密封焊:不要使机械工具损害密封焊缝。焊接后着色检查堵管焊缝,不允许有线状显示，焊口检测合格。7）堵头焊接注意事项：（1）焊接时对所有管子和管板必须吹干到不影响和污染焊缝的程度。堵漏焊接前,须对管子口内壁进行清洗,去除水、油、锈等杂质，最后再用清洁的丙酮进行清理。（2）管子与堵头焊接采用药皮焊条电弧焊方法,焊条使用前应先经35（C（1小时）的高温烘干,并放入IOo-150低温烘箱备用,焊条牌号为J507低氢焊条，焊条直径为2.5mm（也可氢底手盖焊接）。（3）焊工应为考试合格的与此次焊接工作相对应的持证焊工，焊前应编制经审核通过的焊接工艺指导书，并按焊接工艺卡进行焊接工作。（4）返修焊缝也应按上述要求执行，直至质量合格。8）泄漏管束焊接封堵完毕后，重复进行高加管束检漏工作，方法如上，直至没有泄漏点。9）对泄漏管子周边的管子（进出）进行封堵，封堵方法按上述方案执行。10）对泄漏管子周边的管子进行封堵完毕并且焊口金属检测合格后，再次进行高加管束检漏工作，方法如上，确保没有泄漏点。堵头的规格如下图所示：材质为20G六、热电#1机组#3高加管束泄漏处理经过2020.12月30日下午17：00左右运行值班人员发现1A、IB汽泵入口流量增大，两台汽泵出力与锅炉上水量偏差较大，并且发现#3高加正常疏水调门开度由28%逐渐缓慢开大至42%、#1、#2高加疏水调门开度未变，现场检查#3高加内部有异常声音传出，判断#3高加出现管束泄漏。2020.12.31下午解列高加，对#3高加进行泄漏查找和封堵工作。2020.01.01日下午14：50分拆除#3高加人孔后发现通入压缩空气后发现3处漏点，新漏点2根，原堵头处冲刷泄漏1处，原堵漏区域有明显冲刷痕迹。因高加内部温度较高，先进行降温工作。01月02口下午进行割除水室隔板，进行泄漏管束堵漏工作。把泄漏的3根管束封堵后，再次进行充压缩空气查漏，未发现其它管束泄漏，但在原堵漏区域附近有13根管束管口冲刷叫严重，防止再次泄漏，将这些存在缺陷的管束全部进行封堵，本次共计封堵15根管束。图红点位置为本次进行封堵的部位。Ol月03日凌晨2点，管束封堵完成，进行焊口检测发现入口原封堵区域存在多处缺陷，进行补焊后仍不不能达标，重新制定方案对入口所有封堵管束进行整体打磨露出新茬后进行整体盖面补焊封堵，焊接后检测合格。，:封堵部位置 二体进行打磨I'焊接处存;,裂纹缺陷.七、结束语综上所述，高加产生泄漏的原因有很多，高加解列就会大大降低机组的经济性还有可能造成机组水冲击的重大事故，为降低高加泄漏率分析高加泄漏产生的原因从而采取相应的预控措施，并在高加泄漏处理检修工艺上加强，严格按照工艺流程，改进封堵工艺方法，依据多年的实际运行经验和检修处理经验，彻底解决高加频繁泄漏，降低检修劳动强度，减少检修的频次提高机组安全运行。