高壓加熱器

高壓換熱器作為一種熱量轉換裝置，主要應用於大型火電機組回熱系統，其傳熱性能的優劣直接影響機組的經濟性與安全性。因此提高高壓加熱器的傳熱效率，減小熱量傳遞過程中的不可逆損失，成為解決能源高效利用的重要措施之一。作為評價物質熱量傳遞能力的物理量，具有表徵熱量傳遞效率的物理意義，可為高壓加熱器高效運行提供指導 ^[1]  。

該裝置由殼體和管系兩大部分組成，在殼體內腔上部設置蒸汽凝結段，下部設置疏水冷卻段，進、出水管頂端設置給水進口和給水出口。當過熱蒸汽由進口進入殼體後即可將上部主螺管內的給水加熱，蒸汽凝結為水後，凝結的熱水又可將下部疏冷螺管內的部分給水加熱，被利用後的凝結水經疏水出口流出體外。本裝置具有能耗低，結構緊湊，佔用面積少，耗用材料省等顯著優點，並能夠較嚴格控制疏水水位，疏水流速和縮小疏水端差。

1.啓動時產生的熱應力過大

高壓加熱器位於給水泵和省煤器之間，當高壓加熱器投運時，高壓加熱器處於室温狀態，而給水泵供水温度高。高壓加熱器殼體、管束、管板等主要組成部件驟然受熱，膨脹不均，熱應力過大，導致加熱器水室管板泄漏，鋼管與管板焊縫泄漏。由於機組啓停頻繁，啓停時高壓加熱器的温度變化率超出允許值，使管束與管板膨脹不均，從而產生一定的熱應力，在這種應力的反覆作用下，管束受到損傷和破壞。

2.啓動時高壓加熱器振動

高壓加熱器啓動時處於0.1MPa的大氣壓力之下，而給水泵供水壓力在21.4-24.5MPa之間，給水電動門開啓時間較短，當大量高温高壓給水湧入高壓加熱器水側時，空氣不能及時排走，使高壓加熱器受水錘衝擊，而產生振動，加劇了對高壓加熱器的損傷和破壞。另外，高温高壓的蒸汽在管外流動時，對管束產生橫向和縱向沖刷，產生和加劇了高壓加熱器振動，因振動使高壓加熱器泄漏的現象非常普遍。

3.高壓加熱器疏水水位不穩定

高壓加熱器運行時，其疏水水位熱工測量信號與實際水位不一致，實際水位在要求範圍內，而熱工測量信號卻反映偏高或偏低。當反映偏高時，事故疏水電動門開啓，導致高壓加熱器低水位或無水位運行;當反映偏低時，事故疏水電動門關閉，疏水水位升高，致使高水位保護動作，事故疏水電動門自動開啓。無論測量水位信號偏高或偏低均造成事故電動疏水門頻繁開閉，使管束受到不應有的沖刷、振動和管板過熱，加速管束損壞。另外由於高壓加熱器危急疏水電動門關閉不嚴造成內漏，不能保持合格的疏水水位，致使管束長時間受到汽水沖刷振動和管板過熱。

4.管束漏水對周圍管子的破壞

高壓加熱器內部的管束緊密而有序的排列在一起，由於水側壓力(21.4-24.5 MPa)高於最大汽側壓力(4.8 MPa)，當管子損壞斷裂時，高温高壓水柱連續沖刷周圍管子，形成大面積泄漏。另外高壓加熱器內部的管束處於自由狀態，當管子斷裂時，在高速水流的作用下，管子斷口自由擺動，不斷碰擊周圍管子，對周圍管子形成一定破壞。

5.工作介質對管束的損傷和破壞

（1）沖刷侵蝕

過熱蒸汽冷卻段及其出口處管束容易受到濕蒸汽的侵蝕。若蒸汽中含有一定水分，那麼在蒸汽段內就會出現侵蝕損壞。蒸汽冷卻段出口處附近的管束有更多的機會受到汽水侵蝕。疏水冷卻段入口附近管束受汽水侵蝕的情況也較普遍。

（2）管子給水入口端的侵蝕

損壞部位一般發生在管束的給水入口端約200~的範圍內。入口管端侵蝕是侵蝕和腐蝕共同作用的過程，其原理為管壁金屬在表面形成的氧化膜被高紊流的給水破壞並帶走，在這種連續不斷的過程中，金屬材料不斷損失，最終導致管子破損，有時損壞面可擴大到管端焊縫甚至管板。

（3）腐蝕

腐蝕損壞是高壓加熱器管束損壞的常見形式。分為以下8種情況：一般均勻腐蝕，電勢腐蝕，間隙腐蝕，點蝕，金屬晶間腐蝕，選擇性浸析或分離，侵蝕腐蝕，應力腐蝕。

（4）超壓爆管

給水泵出口壓力增大，可能使管束超過設計給水壓力發生爆管，此情況多發生高壓加熱器啓停時。

6.管束自振的損傷和破壞

管束振動是管殼式熱交換器中普遍存在的一個問題。具有一定彈性的管束在殼側流體擾動力的作用下會產生振動。當激振力的頻率與管束的固有頻率或其倍數相吻合時，就引起共振，使振幅大大增加，就會造成管束的損壞。振動損壞的形式：振動使管子與管板連接處應力超過材料疲勞持久極限，管子疲勞斷裂；振動使管子在支撐隔板的管孔中與隔板金屬發生摩擦損壞，振幅較大時，在跨度之間位置相鄰的管子相互碰撞摩擦，使管子磨損或疲勞斷裂。

7.檢修工藝差

高壓加熱器在停機檢修時，由於檢修人員技術、職業道德等多方因素，進行高壓加熱器查漏時不徹底，對於管口與管板脹口處細小的裂縫和裂開管子周圍相鄰的管子未作處理，特別是已斷開管子周圍相鄰的管子已被高壓水流和斷管碰撞損傷的十分嚴重，雖然沒有泄漏，但抵禦熱應力和機械應力的能力已經很低。在高壓加熱器啓動時，斷裂管子周圍相鄰的管子承受壓力和温度驟升時，形成泄漏隱患。鄒縣電廠多次發生高壓加熱器檢修後在投運過程中大面積的泄漏，就是這一因素造成的 ^[2]  。

1.高壓運行中查漏

判斷高壓加熱器投運中管束是否有泄漏現象，當壓力信號或閥杆指示器表示閥門是微啓着，或者比該負荷條件下的通常開啓度大，並且負荷是穩定的，這表明疏水流出流量比高壓加熱器負荷要大，多出的疏水量必定源於管子泄漏。同時根據高壓加熱器性能參數的變化進一步判斷高壓加熱器是否泄漏。

2.高壓加熱器啓動前查漏

關閉汽側疏水門及危急疏水電動門，開啓電泵，向高壓加熱器水側供水，觀察汽側玻璃管水位計。當汽側水位上升，上升的水量必定來源於管束泄漏。

3.檢修中查漏

關閉危急疏水電動門、蒸汽進口門、汽側疏水門、高壓加熱器上一級疏水前後截門、本級至下一級疏水前後截門，完全隔離高壓加熱器汽側，通過高壓加熱器汽側打旁門注入壓縮空氣，在高壓加熱器水室內用臘燭正對管板上的每個管口進行查漏。當臘燭火焰有被風吹的現象或熄滅時，則此管子已泄漏;如果泄漏管子吹出的風壓接近或等於壓縮空氣壓力，那麼則此管子已斷裂 ^[3]  。