電建技術(shù)|高壓加熱器運(yùn)行常見問題及對(duì)策
日期：2016-08-30 閱讀數(shù)：
疏水對(duì)高加的影響
高加疏水調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定，當(dāng)疏水調(diào)節(jié)閥開度過大，加熱器出現(xiàn)低水位或者無水位時(shí)，上一級(jí)高加蒸汽通過疏水管道直接進(jìn)入下一級(jí)高加汽側(cè)，從而降低回?zé)嵝?，破壞各加熱器間的正常參數(shù)關(guān)系；同時(shí)蒸汽在疏水管道內(nèi)造成汽液兩相流會(huì)嚴(yán)重沖刷疏水管道，并產(chǎn)生振動(dòng)，特別是對(duì)于疏水管彎頭及疏水調(diào)節(jié)閥損害較大。
當(dāng)疏水調(diào)節(jié)閥開度過小或者關(guān)閉不嚴(yán)，將導(dǎo)致加熱器水位升高，從而加熱器高水位運(yùn)行，因減少了換熱面積，使加熱器出口水的溫度降低。
加熱器疏水管道振動(dòng)異常案例
設(shè)備介紹
某電廠加熱器采用逐級(jí)疏水，3號(hào)高加加熱器后疏水進(jìn)入除氧器。各高加危急疏水直接排入汽輪機(jī)本體疏水?dāng)U容器。
事件經(jīng)過
1號(hào)機(jī)組大修后，發(fā)現(xiàn)1號(hào)高加至2號(hào)高加疏水管道發(fā)生明顯晃動(dòng)，為了徹底查詢管道振動(dòng)的原因，采取有效解決措施，進(jìn)行1號(hào)高加水位變動(dòng)試驗(yàn)。數(shù)據(jù)如下表：
原因分析
通過對(duì)1號(hào)高加水位變動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：1號(hào)高加水位低于450mm（CRT顯示）時(shí)，下端溫度差均高于規(guī)定的5.6度，高加水位從454mm下降到415過程中，疏水調(diào)節(jié)閥開度從40%一直增大到72.4%，期間機(jī)組負(fù)荷無變化，隨著疏水閥門開度加大，高加水位并未響應(yīng)下降，但逐漸出現(xiàn)了疏水管道振動(dòng)，認(rèn)為隨著疏水閥門開度加大，大部分蒸汽進(jìn)入疏水管道引起疏水管道溫度升高，同時(shí)疏水管道內(nèi)蒸汽與水兩相流的存在，使管道發(fā)生晃動(dòng)。
整改措施
1.將1號(hào)高加水位設(shè)定從435mm修改為450mm，避免過度疏水，防止低水位運(yùn)行發(fā)生的疏水管道振動(dòng)和下端差增大。
2.檢修期間，對(duì)1號(hào)高加內(nèi)部進(jìn)行檢查。
汽水沖蝕對(duì)高加的影響
高加的管束工作條件惡劣，管束的外壁受到汽、水兩相流的沖刷。由于是兩相流，蒸汽攜帶水滴撞擊外壁，長(zhǎng)期運(yùn)行使管壁變薄，并在管束內(nèi)部高壓給水的作用下發(fā)生爆裂。這種情況多發(fā)生在內(nèi)置式的過熱蒸汽冷卻段、疏水冷卻段和上級(jí)疏水進(jìn)口處。
1. 對(duì)于大容量的機(jī)組，高加大都設(shè)計(jì)成內(nèi)置式的過熱蒸汽冷卻段。在高加過熱蒸汽冷卻段的出口要求仍要有一定的過熱度，一般要求在30度～50度。如果設(shè)計(jì)的換熱系數(shù)偏小，在變工況運(yùn)行時(shí)，使出口的過熱度變小甚至變?yōu)闈裾羝?，那么在過熱蒸汽冷卻段的末端和凝結(jié)段的入口就難免要發(fā)生兩相流沖蝕。
2. 當(dāng)疏水調(diào)節(jié)閥故障、調(diào)節(jié)不好或變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，易造成低水位或無水位運(yùn)行，這時(shí)會(huì)有汽水同時(shí)流入疏水冷卻段，使流速增大，加劇沖刷管子外壁。
3. 上級(jí)疏水在流入進(jìn)口處，因?yàn)閴毫档?，?huì)有部分疏水水發(fā)生汽化，形成汽、水兩相流，如果疏水擋板安裝不牢或是擋板的面積偏小，將加劇對(duì)附近管束的沖蝕。
高加疏水管爆裂異常事件分析
事件描述
值班人員在汽機(jī)房聽到爆響，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有大量汽水。降負(fù)荷后發(fā)現(xiàn)2號(hào)高加和3號(hào)高加正常疏水閥門處泄漏，及時(shí)隔絕高壓加熱器，后發(fā)現(xiàn)該正常疏水閥門后管道爆破性撕裂。
原因分析
得知設(shè)備運(yùn)行參數(shù)：溫度230度，壓力2MPa；從爆破處看，管道上部管壁明顯減薄，分析原因如下：
管道壁厚沒有達(dá)到原始設(shè)計(jì)壁厚。管道材質(zhì)20號(hào)鋼，設(shè)計(jì)規(guī)格為外徑219mm，壁厚7mm。但是現(xiàn)場(chǎng)焊口部位沒有發(fā)現(xiàn)磨損，同時(shí)厚度為6.5mm，達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度。
汽蝕造成壁厚減薄。疏水閥門直徑100mm，閥門后直徑變?yōu)?00mm，擴(kuò)容量大。閥門前壓力3.7MPa（即2號(hào)高加汽側(cè)壓力），閥門后壓力1.7MPa（即3號(hào)高加汽側(cè)壓力），疏水閥門前后壓差大，加上疏水溫度較高，疏水經(jīng)過疏水閥門后發(fā)生閃蒸汽化，產(chǎn)生兩相流，沖蝕疏水管道內(nèi)壁。
整改措施
更換破損管道。使用材質(zhì)20G，管道壁厚加至10mm，提高管道可靠性。
加大機(jī)組其他高加疏水管道的檢查，主要是測(cè)定管道壁厚，防止類似事件。
高加管束端口泄漏原因
熱應(yīng)力過大
高加在啟停過程中的溫升率、降溫率超過規(guī)定，使高加的管子和管板受到較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子和管板相連接的焊縫或脹接處發(fā)生損壞，引起端口泄漏。另外，調(diào)峰時(shí)負(fù)荷變化速度太快或因故障導(dǎo)致加熱器突然停止運(yùn)行時(shí)，如果汽側(cè)停止供汽過快或者汽側(cè)停止供汽后水側(cè)仍然繼續(xù)進(jìn)入給水，因管子管壁薄，收縮快，管板厚，收縮慢，常導(dǎo)致管子與管板的焊縫或脹接處損壞。這就是規(guī)定的溫降率允許值只有1.7℃～2.0℃／min，比溫升率允許值2℃～5℃／min要嚴(yán)格的原因。
管板變形
管子與管板相連，管板變形會(huì)使管子的端口發(fā)生泄漏。高加管板水側(cè)壓力高、溫度低，汽側(cè)則壓力低、溫度高，尤其有內(nèi)置式疏水冷卻段的加熱器，溫差更大。如果管板的厚度不夠強(qiáng)度不足，則管板會(huì)有一定的變形。管板中心會(huì)向壓力低、溫度高的汽側(cè)鼓凸。在水側(cè)，管板發(fā)生中心凹陷。在主機(jī)負(fù)荷變化時(shí)，高加汽側(cè)壓力和溫度相應(yīng)變化。尤其在調(diào)峰幅度大，調(diào)峰速度過快或負(fù)荷突變時(shí)，在使用定速給水泵的條件下，水側(cè)壓力也會(huì)發(fā)生較大的變化，甚至可能超過高加給水的額定壓力：這些變化會(huì)使管板發(fā)生變形導(dǎo)致管子端口泄漏或管板發(fā)生永久變形。如果高加的進(jìn)汽門內(nèi)漏，則在主機(jī)運(yùn)行中停運(yùn)高加后，會(huì)使高加水側(cè)被加熱而定容升壓，如水側(cè)無安全閥或安全閥失靈，壓力可能升得很高，也會(huì)使管板變形。
堵管工藝不當(dāng)和焊接缺陷
一般常用錐形塞焊接堵管。打入錐形塞時(shí)用力要適度；捶擊力量太大，引起管孔變形，影響鄰近管子與管板連接處，會(huì)造成損壞而使之出現(xiàn)新的泄漏。應(yīng)遵循嚴(yán)格的堵管工藝。
高加的管板材質(zhì)是合金鋼，高加的管子材質(zhì)是低碳鋼，焊接前需要在管板上堆焊一層低碳鋼；往往由于堆焊技術(shù)不過關(guān)，以致留有焊接缺陷。
高加管子本身泄漏原因
汽水沖刷侵蝕
汽水沖蝕是管子發(fā)生泄漏的重要原因一般分兩種情況：
1. 汽水兩相流沖刷管子，使其變薄。
汽水兩相流產(chǎn)生的原因主要有：
加熱器疏水水位過低或者無水位、疏水溫度高于設(shè)計(jì)值、疏水流動(dòng)阻力大、或者抽氣壓力突然降低，這些原因使疏水發(fā)生閃蒸汽化，疏水進(jìn)入下一級(jí)加熱器時(shí)就帶有蒸汽，沖刷加熱器管。
過熱蒸汽冷卻段出口蒸汽達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的過熱度，從而在后面管束段部分發(fā)生冷凝產(chǎn)生水。
高加某個(gè)管束發(fā)生泄漏，高壓給水從泄漏處以極大的速度沖刷管子或者隔板。
2. 蒸汽或者疏水的直接沖刷。
主要由于：防沖板失效或者設(shè)計(jì)不合理，失去防沖刷保護(hù)作用；防沖板面積不夠大，水滴隨高速氣流運(yùn)動(dòng)，沖刷防沖板以外的管束；由于某種原因，使入口處的汽流速度過快，加速汽流對(duì)管束的沖刷
汽水沖蝕失效案例，已經(jīng)在前面一期講過，此處不再重復(fù)，具體點(diǎn)擊查看原文。
管子振動(dòng)
給水溫度過低或機(jī)組超負(fù)荷等情況下，通過加熱器管子間蒸汽流量和流速超過設(shè)計(jì)值較多時(shí)，具有一定彈性的管束在殼側(cè)流體擾動(dòng)力的作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)激振力的頻率與管束自然振動(dòng)頻率或其倍數(shù)相吻合時(shí)，將引起管束共振，使振幅大大的增加，導(dǎo)致管子與管板的連接處受到反復(fù)作用力造成管束損壞，管束振動(dòng)損壞的機(jī)理一般有：
①由于振動(dòng)而使管子或管子與管板連接處的應(yīng)力超過材料的疲勞持久極限，使管子疲勞斷裂；②振動(dòng)的管子在支撐隔板的管孔中與隔板金屬發(fā)生摩擦，使管壁變薄，最后導(dǎo)致破裂；③當(dāng)振動(dòng)幅度較大時(shí)，在跨度的中間位置相鄰的管子會(huì)相互摩擦，使管子磨損或疲勞斷裂機(jī)組停運(yùn)時(shí)，應(yīng)檢查高加是否泄漏，并想辦法消除。對(duì)于端口泄漏，應(yīng)刮去原有焊縫金屬再進(jìn)行補(bǔ)焊，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，消除熱?yīng)力。
超壓爆管
引起高加水側(cè)壓力過高的因素有：一是對(duì)配用定速驅(qū)動(dòng)給水泵的系統(tǒng)，如果只根據(jù)正常運(yùn)行時(shí)的給水壓力來確定加熱器水側(cè)的設(shè)計(jì)壓力，那么啟動(dòng)過程中或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于鍋爐給水調(diào)節(jié)門開度較小，給水流量減小，給水泵出口壓力增大，可能使管束承受超過設(shè)計(jì)值的給水壓力而發(fā)生爆管。運(yùn)行中負(fù)荷突降或緊急停爐，熄火后常常發(fā)生這種情況。二是在機(jī)組運(yùn)行中高加因故停用時(shí)，如果給水進(jìn)出口閥門關(guān)閉嚴(yán)密，而進(jìn)汽閥有泄漏時(shí)，被封閉在加熱器管側(cè)的給水受到漏人蒸汽的加熱，會(huì)使管束的給水壓力大幅度上升。高加水側(cè)壓力過高，水側(cè)又未安裝安全門時(shí)，過高的壓力會(huì)使管子鼓脹而變粗開裂。
管束腐蝕
給水溶氧量和PH值超標(biāo)會(huì)嚴(yán)重腐蝕高加管束，同時(shí)機(jī)組停運(yùn)后要對(duì)高加進(jìn)行必要的防腐工作，其內(nèi)部殘留的水分和氣體均對(duì)管束產(chǎn)生腐蝕。
管束材質(zhì)與工藝缺陷
管子材質(zhì)不良，管壁厚薄不均，組裝前管子有缺陷，脹口處過脹，管子外側(cè)有拉損傷痕等，在加熱器遇到異常工況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致管子大量損壞。換熱U型管子管壁過薄，是結(jié)構(gòu)上造成泄漏的根本原因。
管理部轉(zhuǎn)
