张鹏远高压加热器Word文件下载.docx
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故障诊断；
优化运行
ABSTRACT
Thehigh-pressuredheaterisforthewaterregenerationsystemimportantequipment,itsperformanceandmovementreliabledirectinfluenceunit'
sefficiencyandsecurit
Firstelaboratedforthewaterhighpressureheaterinthermoelectricpowerstationvitalrole,introducedsimplythethoroughanalysiswhichinthemovementthehigh-pressuredheaterstructureandtheprincipleofwork,whichexposesthequestioncarryontothehigh-pressuredheater,unifiedthehigh-pressuredheaterthestructureandthesystemarrangementintroducedthehigh-pressuredheatermainbody,theappendixandthesystemcommonbreakdown,andintroducedthehigh-pressuredheaterequipmentandthesystemfailurediagnosismethodandthespecificmeasures.Hadpointedoutthehigh-pressuredheaterdivulgingandthedrainpipevibrationtotheunitefficiencysecureinfluence,introducedthehigh-pressuredheaterdivulgingandthedrainpipevibrationreason,theharmindetail,andprocessingmeasure.Analyzedthequestionwhichinthehigh-pressuredheatermovementexistedtogivethewatertemperaturetheinfluence,elaboratedthehigh-pressuredheatermovementtothetemperaturechangecontrolandthesparsewatermonitorimportance.
Finallystoppedtheway,thehigh-pressuredheaterautomaticprotection,thehigh-pressuredheatersparseaqueoussystemtransformation,thehigh-pressuredheatermovementsurveillanceandthemovementwaychangeandhigh-pressuredheaterthemaintenanceoverhaulsfiveaspectstoproposethehigh-pressuredheateroptimizationmovementmeasure.
Keywords：
High-pressuredheater；
breakdowndiagnosis；
optimizedmovement
目录
摘要....................I
ABSTRACTII
第1章绪论1
第2章给水回热加热系统3
2.1给水回热加热系统的简介3
2.2给水回热系统中的高压加热器4
2.2.1高压加热器在给水回热系统中的作用4
2.2.2高压加热器的结构5
2.2.3高压加热器工作原理6
第3章高压加热器运行中存在问题分析8
3.1高加出口温度降低的原因分析9
3.1.1高加管束泄漏引起给水温度降低9
3.1.2高压加热器水侧旁路门关闭不严引起给水温度降低9
3.1.3疏水器10
3.1.4抽汽量减少和进口水温降低引起高加出水温度降低11
3.2高加疏水管振动的原因分析及处理11
3.2.1高加疏水管振动的原因分析11
3.2.2解决疏水管振动的处理措施12
3.3高加泄露对机组的影响14
3.3.1高加泄漏的原因14
3.3.2高加泄漏的现象和危害16
3.3.3高加泄漏防范措施16
3.4高压加热器的运行18
3.4.1温度变化率控制18
3.4.2疏水水位控制18
3.4.3出口端差19
3.4.4疏水调门开度20
3.5高加的其它故障20
3.5.1高加本体的其它故障20
3.5.2高加系统的管道及附件故障21
第4章高压加热器优化运行的措施·
22
4.1改进高加启停方式22
4.2高加自动保护23
4.3高加疏水系统改造23
4.4高加运行中的监视和运行方式的改变25
4.4.1高加运行中的监视25
4.4.2改变高加运行方式25
4.5高加的维护检修26
结论...27
致谢28
参考文献29
第1章绪论
高压加热器是火电厂的重要辅机之一，它可以提高电厂的热效率，降低燃料消耗，高加投运率是火电厂考核的重要经济指标之一，找出高加及其系统的故障原因，并有针对性的采取防范措施，对提高大容量火电厂的运行可靠性和经济性起着很重要的作用[3] 。
高压加热器所处的工作环境比较恶劣，汽水参数比较高，机组运行工况的变化对其产生的影响比较大，若不能正常运行，发电机出力一般要降低10%左右，机组热耗和供电煤耗增加约3%。
使锅炉偏离设计的运行工况运行，电网内机组的高加综合投运率低，导致电网大量的地方少发电多耗煤。
高压加热器投运的目的是为了回收热量，提高给水温度，降低煤耗，提高整个电厂的热力循环经济性。
抽出一部份蒸汽后，可以减少进入汽轮机末级部份的排汽量，因为蒸汽在极低的压力下体积很大，占据了很大的空间，把它在低压前抽出，则汽轮机低压缸可减小末级尺寸。
这样可以节省材料，减小汽轮机体积。
由于高压加热器频繁故障，已成为影响机组稳发满发的原因之一，因此开展对高压加热器故障原因的分析是十分重要的。
高加故障会带来很多危害：
引起汽轮机水冲击、发生严重的水击使汽轮机的胀差增大、降低锅炉运行的安全稳定性、经济性降低、威胁人身安全。
因此，使高加安全稳定的运行，对提高火电厂的安全经济运行水平具有一定的现实意义。
高压加热器内管系泄漏是高加故障的主要形式之一。
其形成的原因比较复杂，主要分为管子泄漏和端口泄漏。
导致管子本身泄漏的原因有冲刷侵蚀[8]：
过热蒸汽冷却段及其出口处管束容易受到湿蒸汽的侵蚀。
若蒸汽中含有一定水分,那么在蒸汽段内就会出现侵蚀损坏。
蒸汽冷却段出口处附近的管束有更多的机会受到汽水侵蚀。
疏水冷却段入口附近管束受汽水侵蚀的情况也较普遍。
管子给水入口端侵蚀[8]：
损坏部位一般发生在管束的给水入口端约200mm的范围内。
入口管端是侵蚀和腐蚀共同作用的过程,其原理为管壁金属在表面形成的氧化膜被高速紊流的给水破坏并带走。
在这种连续不断的过程中,金属材料不断损失,最终导致管子破损,有的损坏面可扩大到管端焊缝甚至管板。
腐蚀[8]:
腐蚀损坏是高压加热器管束损坏常见形式,分为以下8种情况:
一般均匀腐蚀、电势腐蚀、间隙腐蚀、点蚀、金属晶间腐蚀、选择性浸析或分离、侵蚀腐蚀、应力腐蚀。
超压爆管[8]:
给水泵出口压力增大,可能使管束超过设计压力发生爆管,此情况多发生在高压加热器启停时。
管子振动[13]：
如果通过高加管子之间的蒸汽量超过设计值，即筒内流速超过设计值太多时，管子就会发生振动。
特别是当激振频率等于或接近管子的固有频率时，会产生共振，导致管子破裂损坏。
此类情况，大多发生在高加的内置式过热蒸汽冷却段内。
蒸汽流速偏高的原因主要是由于进入高加的给水温度偏低，此时由于高加的传热量增大，高加汽侧空间压力降低，而对应的汽轮机抽汽压力变化不大，进入高加的蒸汽量大大增加。
由于管子振动，也会使管子外壁与隔板上的管孔发生摩擦，使管子磨薄，在给水压力作用下使管子破裂。
管子端口泄漏则可能由于热应力过大[11]：
高加的起、停或运行中,升温或降温过快,或经常负荷变动太快,而导致给水温度变化较大,以致管子受热应力过大而损坏，。
还有管板变形、堵管工艺差等原因造成。
除管系泄漏故障外，高加本体故障还包括[1]：
传热管结垢导致传热恶化，加热器壳侧积聚空气严重影响传热，水室隔板密封泄漏或受冲击损坏使部分给水未经加热走了旁路，降低出口水温等。
阀门附件和管道故障包括[1]：
进汽阀泄漏无法关严影响检修、加热蒸汽管道逆止阀或电动阀卡涩或未开全、并联旁路管阀门不严密或高加保护装置给水进口联成阀不严造成部分给水不经过加热器而从旁路流过、疏水调节阀故障无法维持疏水正常水位。
在运行中机组负荷突变、给水泵故障、旁路切换等引起的压力和温度的聚变，都会给高加带来损害。
高加运行时应特别注意高加金属温度变化率的控制[6]：
控制高加启停温度变化率,降低热应力,减少泄漏。
当高加随机组启停,或主机故障而高加停运时,如高加温升率、温降率过大,使高加管和管板连接处受到热冲击,产生很大热应力,焊缝或胀接处发生损坏,或管板变形,将引起端口泄漏。
温度变化率对加热器的使用寿命影响很大,应根据具体启停方式,合理安排操作，如200MW机组,控制高加启停过程中的温升率不超过3～5℃/min，温降率不超过117～210℃/min尽量减少高加所受的热冲击和热应力,这是在运行方面减少高加管系泄漏的重要措施。
在运行中对高加疏水水位的控制是十分重要的[6]，高加运行水位控制过高，高加出口水温会下降，影响机组的经济性。
高加运行水位偏低，将使高加疏水处于汽水两相混流状态，高加疏水温度升高，进人高加内部的加热蒸汽流速加快，对管束冲刷加剧。
高加的疏水端差一般应控制为5.5～11℃，高于11℃可判断为高加水位偏低。
在经过大量的比较筛选后，选用西安交大专利高新技术产品“汽液两相流自调节水位控制器”，该装置具有很多优点。
[7]
我国近年来建设了大量的火电机组，同时也设计制造了许多的高压加热器,60年代的高压机组大多采用螺旋管集箱式，70年代以后大多采用管板式，随着单机容量的增大，参数的不断提高，制造单位对高加结构不断完善，新技术、新工艺不断应用，高加的质量逐步提高。
国内电厂对国产的和进口的高压加热器经长期运行，已取得了大量实践经验。
随着国民经济的发展，电厂对安全经济运行的要求提高了，因此对高压加热器的运行和性能已普遍引起重视，这有利于今后提高高压加热器的整体水平。
对汽轮机高压加热器运行中存在的问题分析能够使我们在今后的电厂运行中更加有针对性地进行预防和保护，能够有效地减少事故的发生。
第2章给水回热加热系统
从汽轮机中抽出一部分蒸汽，送到加热器中对锅炉给水加热，与它对应的热力循环和热力系统称为回热循环和回热系统。
采用回热系统的目的在于减少冷源损失，以提高机组的循环热效率，另外采用给水回热加热，由于提高了给水温度，可以减少锅炉受热面和因温差过大而产生的热应力，减少锅炉换热的不可逆损失，从而提高了设备运行的可靠性和经济性。
2.1给水回热加热系统的简介
机组回热系统包括了回热加热器的抽汽（加热蒸汽）、疏水、抽空气系统和主凝结水、主给水、除氧器等系统，是火电厂热力系统的核心，也是最主要的系统之一，对锅炉、汽轮机、给水泵的安全可靠运行和热经济性的影响很大。
给水回热过程的主要参数有回热级数，回热加热后的给水温度和回热加热量的分配。
理论上，回热级数越多，回热加热器的换热温差越小，回热做功比越大，热经济性越高，但随着回热级数的增加系统变得复杂，设备投资增加，所以现代大型汽轮机一般才用7～8级回热。
图2-1300MW八级回热抽汽系统
下面以8级回热抽汽为例来简单介绍：
如图2-1经过经济技术比较，采用了一个混合式加热器作为除氧器和七台表面式加热器，其中低压加热器四台，高压加热器三台。
除氧器采用滑压运行，1、2、3号高压加热器采用内置式蒸汽冷却器，可减少换热不可逆损失，降低加热器的换热温差。
全部高压加热器和低压加热器都配有内置式疏水冷却器，可减少疏水对低压级抽汽的排挤。
1段抽汽从汽轮机第7级后抽出，送往3号高压加热器。
2段抽汽从汽轮机第10级后抽出，即从高压缸排气管之间的联络管上引出，送往2号高压加热器，从此联络管上还抽出两股汽，分别送往辅助汽原控制站和汽封站。
3段抽气从汽轮机第13级后抽出，送往1号高压加热器，同时3段抽汽经过减温减压后，还作为1.27MPa不调整工业抽汽，供给热用户。
4段抽汽从第16级后抽出，送往除氧器和辅助蒸汽联箱，同时4段抽汽还作为0.78MPa调整工业抽汽，供给热用户，或作为集中供热的备用汽源。
5段抽汽从汽轮机第17级和23级抽出，送往4号低压加热器。
6段抽汽从汽轮机第18级和24级后抽出，，送往3号低压加热器。
7段抽汽从汽轮机第19级和25级后抽出，送往2号低压加热器。
8段抽汽从汽轮机第20级和26级后抽出，送往1号低压加热器。
回热抽汽系统如图1-1所示。
该机组第1～3、5、6级抽汽管道（包括工业用气管道）上都分别装有电动闸阀与气动快速抽气止回阀，以防流水水位过高或汽轮机甩负荷等情况下水、汽倒流入汽轮机造成水击、侵蚀和超速。
第4级抽汽去除氧器的管道上，安装有电动闸阀、气动止回阀和旋启式止回阀，以防止汽轮机甩负荷时抽汽压力突降而导致滑压运行除氧器的水箱内的水闪蒸后产生的大量蒸汽倒流入汽轮机而引起超速，并能防止除氧器水位过高倒流入汽轮机。
第七、八段抽汽作为1、2号低压加热器的加热汽源，这两级抽汽管上未装截止阀和止回阀，其原因是这两级抽汽已处于负压，即使汽轮机甩负荷，加热器内蒸汽倒流入汽轮机，因其焓降很小，影响不大。
另外12号低压加热器装设有凝汽器喉部，阀门布置也较为困难。
应当注意的是12号低压加热器泄露时，机组有进水危险，必须严密监视，及时处理。
2.2给水回热系统中的高压加热器
2.2.1高压加热器在给水回热系统中的作用
火电厂的给水高压加热器（简称高加）是提高电厂热经济性的重要辅机,高加的正常投运与否对电厂的安全、经济、满发有很大影响。
高加提高锅炉给水温度,既减少不可逆换热温差损失,又使工质在锅炉中吸热量减少,因此能节省大量燃料,提高热经济性。
一般给水温度少加热1℃,标准煤耗约增加0.17g/Kw·
h。
若高加不能正常投入,发电出力一般要降低10%左右,并经计算得出一些大机组因不投入高加而增加的热耗值和煤耗值（见表2-1）
表2-1因不投高加而增加的热耗值和煤耗值
机组型号给水温度热耗增加标准煤耗增加每年多耗标煤
（℃）（%）（g/Kw·
h）（t）
N125-135/550/5502392.37.46475
N220-135/535/5352402.578.311620
N300-165/550/5502634.61429400
注：
以年运行7000h计
由此可见,高加在给水回热系统中起着重要作用。
2.2.2高压加热器的结构
高压加热器有着各种结构形式，国内外常见的较典型的高加结构：
正置立式U型管式高加、卧式U型管式高加、倒置立式U型管式高加、正置立式螺旋管式高加、倒置立式螺旋管式高加等结构。
下面以上海电站辅机厂引进的美国福特斯·
惠勒公司的专利技术设计制造的管板——U形管式加热器为例详细介绍高加结构见图2-2。
图2-2高压加热器结构
它结构紧凑、耗材省、阻力小、热效率高，3台高压加热器均为卧式布置在17.6m的运转层。
碳钢材料的U形管与管板的连接采用先进的爆炸胀管及自动氩弧焊连接，具有溶深大、强度高、质量好、密封性强等特点。
整个加热器可分成半球形小开口水室、过热蒸汽冷却段、蒸汽凝结段、疏水冷却段4部分。
（1）半球形小开口水室是由一个与煅钢管板焊接的钢制球形封头组成。
其结构简单，重量轻、尺寸小。
在封头上设有进出水管和椭圆形人空门。
人空门严密的密封，靠内部水压和人空盖于煅钢底座间的密封垫来保证，人空盖拆装方便。
水室内有一分隔板将进出水分开，分隔板焊接在管板上，用一个焊在出口接管内侧的内套管把管侧给水出口接管与隔水板焊接，消除了半球封头受压后产生的较高局部应力。
水室上还有放气口、安全阀座和化学清洗接头等
（2）过热蒸汽冷却段
过热蒸汽冷却段是利用汽轮机抽出的过热蒸汽的一部分显热来提高给水温度的，它位于给水流程出口侧，并由包壳板密闭。
采用过热蒸汽冷却段可提高离开加热器前的给水温度，使其接近或略高于该抽气点压力下的饱和温度。
由于进入高加的蒸汽温度很高，如果直接进入加热器，势必对周围管板、筒壳造成严重的热冲击，为此在结构上将过热蒸汽引入封闭的蒸汽冷却器包壳内，在包壳内蒸汽绕过隔板冲刷冷却水管，温度下降后再进入凝结段，同时在蒸汽进口安装了不锈钢防冲板，以减少对管束的冲击。
用包壳板、套管和遮热板将该段密闭，这不仅使该段与加热器主要壳侧部分形成内部隔离，而且通过降低温差和相应的热应力，使管板和壳体结构得到更好的保护。
从进口接管进入的过热蒸汽在一组隔板的导向下，以适当的线速度和质量速度，均匀地流过管子，并使蒸汽保留有足够的过热度以保证蒸汽离开该段时呈干燥状态。
这样，当蒸汽离开该段进入凝结段时，可防止湿蒸汽冲蚀和水蚀的损害。
（3）凝结段
凝结段是利用蒸汽冷凝时的潜热加热给水的，一组隔板使蒸汽沿着加热器长度方向均匀地分布。
进入该段的蒸汽，在隔板的导向下流向加热器的尾部。
位于壳体一端的空气排放管可排除非冷凝气体，空气排放管布置在管束中心，当蒸汽从圆形管束四周流向中心不断凝结，蒸汽速度不断降低，空气逐渐积聚在中心处时，在此设置空气排放管就可以有效地抽出筒壳内不凝结气体，防止管子等部件腐蚀。
冷凝的液体以及通过疏水（冷凝水）进口管座进入的附加疏水，或从较高压力的加热器来的逐级疏水都积聚在壳体的最低部位。
这些疏水通向疏水冷却段。
（4）疏水冷却段
为提高本级抽汽能量的利用，尽可能减少对下一级抽汽的排斥，提高回热系统热经济性，以及减少疏水汽化倾向，便于进行疏水调节，设置了疏水冷却段。
疏水冷却段把离开凝结段的疏水的热量传给进入加热器的给水，而使疏水温度降至饱和温度以下。
疏水冷却段位于给水流程进口侧，并由包壳板密闭。
包壳板在内部使该段与加热器壳侧的总体部分隔开，从端板吸人口或进口端准确地保持一定疏水水位，使该段密闭。
疏水从加热器壳体的较低处进入该段，由一组隔板引导向上流动，通过该段，从位于该段顶部在壳体侧面的疏水出口管座疏出。
2.2.3高压加热器工作原理
按热力学第二定律：
热量必然自发地从高温物体转移到低温物体。
高压加热器均为表面式加热器，以管子作传热面，汽轮机抽汽进入加热器壳体，在管子外面，给水在管内，蒸汽作凝结放热，蒸汽的放热量通过传热面金属管壁传递给管内给水，从而提高给水温度。
以正置立式U形管式高加为例，其工作流程：
给水从进水口进入水室，因分程隔板的阻挡，迫使给水转弯向下流入管板上的管口进入管子，加热蒸汽即抽汽的热量通过管壁传给管内给水，给水流经U形管被加热后进入水室的出口侧，经给水口流出加热器被送往锅炉。
加热蒸汽在壳体内被冷却凝结成疏水，从壳体底部的疏水出口流出。
从汽轮机中抽出一定数量的做过一部分功的蒸汽来加热锅炉给水的回热过程，可提高机组循环热效率。
装设足够大量的加热器可达到接近于卡诺循环，但这在实际上是不可能的，可能获得更大效益的实际措施是汽轮机在循环中采用过热蒸汽以及在部分的给水加热中采用过热蒸汽过程（即加热器的过热蒸汽冷却段），采用无限多级加热器回热循环的理论，尽管是不可能实现的，但说明了给水回热的极限，它是回热循环原理的基础。
今再以机组热力循环中热能的利用和损失的情况为例子予以说明。
以中压机组理论上的火电厂循环的分配为例。
燃料具有的化学能在转变为蒸汽热能的过程中，它在锅炉内燃烧将要损失燃料全部热能的14%左右；
蒸汽从锅炉送至汽轮机，在管道中散失热能约0.9%；
蒸汽进入汽轮机内做功时也损失一点热能；
做功后的排汽从汽轮机排出至凝汽器时还具有相当多的热能，这部分热能在凝汽器内传给了冷却水而白白浪费掉，这项凝汽器损失是所有损失中最主要的，约占燃料热能的60%以上。
本例火电厂的燃料热能转变为电能的有效热能仅占23%左右，高压和超高压以上参数火电厂该百分比将会大一些，目前最高参数最现代化的火电厂该百分比也不过40%左右。
由此可见，热力循环中大部分热能被冷却水带走而损失掉，火电厂的热效率却很低。
为了提高循环热效率，减少汽轮机排汽所损失的热量，其途径之一，就是利用在汽轮机内已经做过一部分功的蒸汽，从抽汽口抽出用以加热给水，又回到锅炉中去，它不排入凝汽器，它的热量就不被冷却水带走而由给水回收，这部分蒸汽的热量就几乎全部被利用而无损失。
尽管进入汽轮机的蒸汽的大部分最终被排入凝汽器，造成很大热损失，而这小部分抽出的蒸汽却几乎没有热损失，这两部分蒸汽的热效率组成了整个循环效率，它比没有回热过程的循环提高了热效率，该热效率相对提高值一般约为10%～12%，高的可达15%左右。
其中高加所占增益约3%～6%左右。
第3章高压加热器运行中存在问题分析
高加在运行时，无论汽侧或水侧，温度和压力都很高，因此对高加的设计、材料、制造、安装、检修和运行都提出了很高要求，由于有些未满足要求，使得高加系统的故障频繁出现，仅次于锅炉爆管，而居电厂故障的第二位。
高加系统故障大致有四种类型：
管束泄漏、水路管束堵塞、进出水侧短路和传热特性不良。
以高压加热器内部管系泄漏所占比重最大，占31.47%，疏水调节装置及热工自动、热工保护装置的故障所占比重居第二位，占12.21%，疏水冷却器、蒸汽冷却器等的水室结合面泄漏比重占第三位，占11.83%，高加电动进汽门内漏，影响高加不能检修迫使高加长时间停运比重占9.49%，以危急疏水门内漏占比重第五位，占9.35%；
以疏水管道、空气管道、水面计、温度测点等泄漏占比重第六位，占5.08%；
以给水管道、给
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