陳濤,魏勝孌

(四川華電攀枝花三維發(fā)電有限責任公司,四川攀枝花 617065)

0 引言

四川華電攀枝花三維發(fā)電有限責任公司(以下簡稱三維公司)2×150MW汽輪機采用青島青力鍋爐輔機有限公司生產的高壓加熱器,其結構特點是順置立式布置、大旁路系統(tǒng)、U形傳熱管、大開口并具有自密封結構的雙流程水室,每臺高壓加熱器設有過熱蒸汽冷卻段和蒸汽凝結段和疏水冷卻段3個傳熱區(qū)段。來自汽輪機的抽汽先經過過熱蒸汽冷卻段冷卻,再進入蒸汽冷凝段凝結成疏水,然后進入疏水冷卻段,疏水經疏水調節(jié)閥控制,由壓力較高的高壓加熱器(以下簡稱高加)排入壓力較低的高加,而壓力較低的高加疏水也經調節(jié)閥控制排至低壓加熱器(以下簡稱低加)或除氧器。

1 高加泄漏的現象

(1)高加水位高信號報警。

(2)由于高加泄漏,給水大量漏入汽側,導致給水泵液力偶合器開度增加,給水泵轉速增加,電流增大,給水泵入口流量增大。

(3)高加泄漏后由于傳熱惡化造成給水溫度偏低,機組熱耗率增加。如#11機組在100MW負荷下設計的高加投入熱耗率比切除時低186.6 kJ/(kW·h)。

(4)高加端差增大,遠遠高于正常值。

2 高加泄漏后對機組的影響

(1)高加泄漏后,會由于泄漏管周圍正常管束受高壓水沖刷、沖擊而導致破壞泄漏,使高加泄漏情況更為嚴重。

(2)若高加水位急劇升高時保護未動作,一旦水位淹沒抽汽管進口,則會造成汽輪機水擊事故。

(3)高加解列后,給水溫度降低。以150MW機組為例,給水溫度會由243.86℃降至177.31℃。為保持負荷不變,則必須增加煤量,增加風機處出力,這樣會造成爐膛過熱和汽溫升高,從而導致機組熱耗率增加。

(4)高加停運后,還會使汽輪機末幾級蒸汽流量增加,加劇葉片的腐蝕。

(5)高加停運后,還會使抽汽口的各級葉片軸向推力增加及鍋爐壁溫超限。為了確保機組安全,必須限制機組出力(#11、#12機組均不超過140MW)。

(6)高加泄漏消缺時間較長(一般為35h),嚴重影響高加投入率。

3 高加泄漏的原因

三維公司2×150MW汽輪機#2高加管系發(fā)生的泄漏主要是管口焊縫泄漏和管子本身泄漏。

3.1 管口焊縫泄漏的原因

(1)制造質量不佳。高壓加熱器管子與管板間加工、脹管及焊接技術要求很高。高加管板為20MnMo合金鋼,而U形管材料為SA556CrC2無縫鋼管,故需要堆焊。由于加工技術的差異,易造成管板孔眼尺寸公差誤差較大,部分孔、管間隙偏大,降低了管口適應機組變工況運行的能力。三維公司#11機組在2005年安裝打水壓時即封堵1根管板。

(2)管板變形。由于高加是管板結構,當管板變形時容易使管端口發(fā)生泄漏。因為高加水側壓力高、溫度低,而汽側壓力低、溫度高,兩側間的機械應力與熱應力疊加,當管板剛度及強度不夠時就會產生變形,向汽側鼓凸。因機組參與電網調峰,經常處于變工況運行狀態(tài)而導致相應變形;又因高加進汽門關不嚴,機組運行中停運高加時,高加水側受熱也易造成管板變形,造成焊口泄漏。

(3)熱應力過大。由于高加未安裝測量管板及筒體溫度的裝置,只能以高加出口水溫計算溫升率及溫降率。在高加啟、停過程中,高加的溫升率、溫降率過大,使高加管板與管連接處受到很大的熱應力,焊縫及脹口處易發(fā)生損壞,從而引起端口泄漏。特別是機組或高加故障需停運時,汽側迅速停止供汽,水側仍繼續(xù)通水。由于管壁薄、收縮快,而管板厚度大、收縮慢,導致管板焊縫損壞。從2006年統(tǒng)計結果來看,幾乎每次停機時2臺機組#2高加均有泄漏,原因是停機或停高加過程中溫降率過高。

(4)檢修因素。

1)在#2高加泄漏后,沒有及時對泄漏管子周圍進行保護性堵管。

2)加堵后補焊,存在較大的殘余應力,易造成焊口泄漏。

3)高加系統(tǒng)缺陷多,檢修頻繁,檢修時間過短,高加檢修時保護措施不到位,高加啟、停頻繁。

3.2 管子本身泄漏的原因

(1)振動。當通過管子間的蒸汽或給水流量超過設計值時,流速也相應超過設計值,嚴重時會使管子發(fā)生振動,有的甚至產生共振現象。管子振動使管外壁與隔板的管孔發(fā)生摩擦,管壁變薄,在給水壓力的作用下破裂。這種現象在負荷高峰期時有發(fā)生。由于機組蒸汽初、終參數均未達到設計值,只有靠增加主汽流量滿足負荷要求。當機組負荷在150 MW時,主汽流量達480t/h,致使進入高加的給水流速增加,加劇對管束的沖刷。

(2)管子材質及工藝不良,廠家組裝時劃傷管子。

(3)腐蝕。管子的內、外壁都會發(fā)生化學腐蝕。給水中的溶解氧過高或pH值過低均會使管內壁受腐蝕,這主要是因為高加在運行中空氣未排盡或高加停運時汽側疏水未排盡。當高加停運而機組未停時,由于進汽門或空氣門不嚴,不斷有蒸汽凝結成水。機組停運或高加長時間停運,若未為采取防腐措施,管內外壁都會受到腐蝕。三維公司機組在洪水季節(jié)啟、停頻繁,機組保養(yǎng)工作未得到很好的執(zhí)行。

(4)超壓。

4 采取的措施

4.1 調整高加端差至最佳值

(1)由于#2高加疏水量最大,壓差小,在低負荷時易引起疏水不暢而使水位升高,此時應加強監(jiān)視與檢查,必要時提前打開危急疏放水門,降低高加水位,維持正常值。

(2)若疏水水位過低引起端差增大,應及時聯(lián)系熱工人員共同到現場進行水位調整。

(3)加熱器中聚集不凝結氣體,將嚴重影響傳熱增加端差,應合理調整高加排空氣門的開度。

4.2 保持機組負荷變化曲線平穩(wěn)

在機組啟、停及變工況運行中,高加抽汽參數在不斷變化,為防止因熱應力而產生的熱變形,應采取相應措施。

(1)調整好鍋爐風煤比例。

(2)機組負荷變化率應按規(guī)程要求進行,變壓運行時的負荷變化率為3%額定負荷/min,定壓運行時的負荷變化率為5%額定負荷/min。

(3)機組甩負荷及高加緊急停運時,應立即切斷高加進水,同時快速關閉進汽閥,檢查抽汽逆止門及抽汽電動門是否關嚴。否則,必須手動關緊抽汽電動門,防止給水切斷后蒸汽繼續(xù)進入殼體加熱不流動給水而引起管子熱變形;切斷給水后可避免抽汽消失后給水快速冷卻管板而引起管口焊縫產生熱應力變形。

4.3 高加在投、停運時的注意事項

(1)帶一定負荷投高加。

1)稍開抽汽管道上的進汽門,對高加進行預熱,利用少量蒸汽的凝結放熱,使管子和管板逐漸加熱到進口給水溫度,暖加熱器時,高加殼體內壓力為0.05MPa以下,保持30min,空氣門排盡空氣后關閉。此時給水先走旁路,當加熱設備的壁溫接近高加進口給水溫度時,方可通水。

2)高加通水。開啟高加注水門和水側放氣門,出水后關閉放氣門。當注水到工作壓力后,關閉注水門,此時,檢查水側壓力是否下降、汽側水位是否上升,以判斷管子是否泄漏,若泄漏則不能投用。

3)高加通汽。緩慢開啟抽汽門,可先慢,后逐漸加快,控制最大給水溫升為3～5℃/min,保持20 min;按抽汽壓力由低到高的排列順序,對每臺高加應分幾次將抽汽門全開。

(2)為防止高加投入過程中產生熱沖擊,高加應隨機投運。

1)除氧器啟動后,壓力達0.02MPa,溫度104℃,氧的體積質量為15μg/L,啟動給水泵向鍋爐供水,打開高加注水門合格后通水。

2)高加通汽。對于除氧器采用滑壓運行的方式,當除氧器加熱汽源切換到本機三段抽汽時,即可開進汽門向高加供汽,嚴格控制高加出水溫度的溫升率在3～5℃/min。

(3)在高加停運時,應注意給水溫度變化率不大于1.1℃,最大不超過1.7℃。

4.4 做好高加及其附屬設備的檢修工作

(1)每次停機后,首先檢查高加是否泄漏。即使輕微泄漏也應及時堵漏或采取有效措施。定期檢測疏水、空氣管道特別是彎頭處的厚度,及時更換缺陷部件以防止運行中發(fā)生泄漏。2007年,#11、#12機組先后全部更換疏水管段及彎頭為不銹鋼管,全部更換高加至除氧器的空氣管段為不銹鋼管。

(2)為縮短檢修及停運時間,不能用低溫水冷卻,可以通入壓縮空氣或用風機從高加水室抽出熱空氣,使高加水側加強通風。

(3)在確定高加泄漏后,拆卸人孔蓋和水室內隔板與穩(wěn)流板等裝置,抽出水室內積水至管端以下250mm。管端涂以肥皂水,在高加汽側通以0.8～1.0MPa壓縮空氣。對管板表面進行檢查,可用10倍放大鏡觀察焊縫,若管子本身泄漏,氣流便從該管內徑射出,如管端焊縫泄漏,會有微量氣流沖破該處肥皂水膜而溢出。也可不涂肥皂水而在管板上保留50mm左右深度的水層,根據氣泡來確定管子或管端焊縫泄漏位置。

(4)對于管子本身泄漏而無法補焊者,可用專門的塞子堵上并焊好。焊條牌號對20G管子可用A304。對于管端焊縫因裂紋、氣孔等缺陷泄漏,而管子本身未損壞者,一般須用專門刀具刮除泄漏焊縫,開出V型或U型坡口,再用A304等焊條補焊。

(5)#11、#12機組#2高加分別于2007年8月、9月返廠大修,全部更換管芯。

(6)防腐。

1)在高加運行中,內部空氣應排盡,定期化驗水質,保證其合格。

2)停運期間的維護工作應按廠家要求進行。

5 結論

通過對#11、#12機組#2高加泄漏原因分析及對檢修、運行采取相應的改進措施,使#11、#12機組高加的投入率由先前的79.62%,81.98%提高到現在的99.32%,98.43%,取得了良好的經濟效益。

[1]董衛(wèi)國,徐澤民.火電廠給水加熱器的運行、維護和檢修[M].北京:中國電力出版社,1997.

[2]趙永民.汽輪機設備及運行[M].北京:水利電力出版社,1982.