[科普中国]-高压加热器

简介

高压换热器作为一种热量转换装置，主要应用于大型火电机组回热系统，其传热性能的优劣直接影响机组的经济性与安全性。因此提高高压加热器的传热效率，减小热量传递过程中的不可逆损失，成为解决能源高效利用的重要措施之一。作为评价物质热量传递能力的物理量，具有表征热量传递效率的物理意义，可为高压加热器高效运行提供指导1。

高压加热器组成该装置由壳体和管系两大部分组成，在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口流出体外。本装置具有能耗低，结构紧凑，占用面积少，耗用材料省等显著优点，并能够较严格控制疏水水位，疏水流速和缩小疏水端差。

高压加热器泄漏的原因1.启动时产生的热应力过大

高压加热器位于给水泵和省煤器之间，当高压加热器投运时，高压加热器处于室温状态，而给水泵供水温度高。高压加热器壳体、管束、管板等主要组成部件骤然受热，膨胀不均，热应力过大，导致加热器水室管板泄漏，钢管与管板焊缝泄漏。由于机组启停频繁，启停时高压加热器的温度变化率超出允许值，使管束与管板膨胀不均，从而产生一定的热应力，在这种应力的反复作用下，管束受到损伤和破坏。

2.启动时高压加热器振动

高压加热器启动时处于0.1MPa的大气压力之下，而给水泵供水压力在21.4-24.5MPa之间，给水电动门开启时间较短，当大量高温高压给水涌入高压加热器水侧时，空气不能及时排走，使高压加热器受水锤冲击，而产生振动，加剧了对高压加热器的损伤和破坏。另外，高温高压的蒸汽在管外流动时，对管束产生横向和纵向冲刷，产生和加剧了高压加热器振动，因振动使高压加热器泄漏的现象非常普遍。

3.高压加热器疏水水位不稳定

高压加热器运行时，其疏水水位热工测量信号与实际水位不一致，实际水位在要求范围内，而热工测量信号却反映偏高或偏低。当反映偏高时，事故疏水电动门开启，导致高压加热器低水位或无水位运行;当反映偏低时，事故疏水电动门关闭，疏水水位升高，致使高水位保护动作，事故疏水电动门自动开启。无论测量水位信号偏高或偏低均造成事故电动疏水门频繁开闭，使管束受到不应有的冲刷、振动和管板过热，加速管束损坏。另外由于高压加热器危急疏水电动门关闭不严造成内漏，不能保持合格的疏水水位，致使管束长时间受到汽水冲刷振动和管板过热。

4.管束漏水对周围管子的破坏

高压加热器内部的管束紧密而有序的排列在一起，由于水侧压力(21.4-24.5 MPa)高于最大汽侧压力(4.8 MPa)，当管子损坏断裂时，高温高压水柱连续冲刷周围管子，形成大面积泄漏。另外高压加热器内部的管束处于自由状态，当管子断裂时，在高速水流的作用下，管子断口自由摆动，不断碰击周围管子，对周围管子形成一定破坏。

5.工作介质对管束的损伤和破坏

（1）冲刷侵蚀

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。

（2）管子给水入口端的侵蚀

损坏部位一般发生在管束的给水入口端约200~的范围内。入口管端侵蚀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，有时损坏面可扩大到管端焊缝甚至管板。

（3）腐蚀

腐蚀损坏是高压加热器管束损坏的常见形式。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。

（4）超压爆管

给水泵出口压力增大，可能使管束超过设计给水压力发生爆管，此情况多发生高压加热器启停时。

6.管束自振的损伤和破坏

管束振动是管壳式热交换器中普遍存在的一个问题。具有一定弹性的管束在壳侧流体扰动力的作用下会产生振动。当激振力的频率与管束的固有频率或其倍数相吻合时，就引起共振，使振幅大大增加，就会造成管束的损坏。振动损坏的形式：振动使管子与管板连接处应力超过材料疲劳持久极限，管子疲劳断裂；振动使管子在支撑隔板的管孔中与隔板金属发生摩擦损坏，振幅较大时，在跨度之间位置相邻的管子相互碰撞摩擦，使管子磨损或疲劳断裂。

7.检修工艺差

高压加热器在停机检修时，由于检修人员技术、职业道德等多方因素，进行高压加热器查漏时不彻底，对于管口与管板胀口处细小的裂缝和裂开管子周围相邻的管子未作处理，特别是已断开管子周围相邻的管子已被高压水流和断管碰撞损伤的十分严重，虽然没有泄漏，但抵御热应力和机械应力的能力已经很低。在高压加热器启动时，断裂管子周围相邻的管子承受压力和温度骤升时，形成泄漏隐患。邹县电厂多次发生高压加热器检修后在投运过程中大面积的泄漏，就是这一因素造成的2。

高压加热器查漏1.高压运行中查漏

判断高压加热器投运中管束是否有泄漏现象，当压力信号或阀杆指示器表示阀门是微启着，或者比该负荷条件下的通常开启度大，并且负荷是稳定的，这表明疏水流出流量比高压加热器负荷要大，多出的疏水量必定源于管子泄漏。同时根据高压加热器性能参数的变化进一步判断高压加热器是否泄漏。

2.高压加热器启动前查漏

关闭汽侧疏水门及危急疏水电动门，开启电泵，向高压加热器水侧供水，观察汽侧玻璃管水位计。当汽侧水位上升，上升的水量必定来源于管束泄漏。

3.检修中查漏

关闭危急疏水电动门、蒸汽进口门、汽侧疏水门、高压加热器上一级疏水前后截门、本级至下一级疏水前后截门，完全隔离高压加热器汽侧，通过高压加热器汽侧打旁门注入压缩空气，在高压加热器水室内用腊烛正对管板上的每个管口进行查漏。当腊烛火焰有被风吹的现象或熄灭时，则此管子已泄漏;如果泄漏管子吹出的风压接近或等于压缩空气压力，那么则此管子已断裂3。