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【摘要】高压加热器是发电厂的一种主要辅助设备。加热器一旦故障，将影响发电厂的经济性和安全性。本文针对王滩发电厂高压加热器的实际情况，分析了加热器泄漏原因，提高高压加热器运行的安全性和经济性。
【关键词】加热器 泄漏 原因 对策
高压加热器是火力发电厂重要的附属设备。高压加热器正常运行，对于提高给水温度，提高机组的经济性起着重要作用。但高壓加热器在运行中的管系泄漏也是火力发电厂普遍存在的问题。高加频繁泄漏，不但严重影响机组的经济性，严重时水会将有可能沿着抽汽管道倒灌入汽轮机，造成汽轮机汽缸变形、胀差变化、机组振动、动静碰摩、大轴弯曲，甚至叶片断裂等事故。高压加热器的泄漏，常见的为管口泄漏和管系泄漏，堵管率是影响高加使用寿命的重要指标。管板冲刷和管系结垢严重也会造成高加换热效果差，影响给水温度的提升。
王滩发电公司发电机组高压加热器是由大连日立宝原机械设备有限公司制造，型式为单级、卧式、U形管-管板表面式加热器。共配置一号、二号、三号三台。高压加热器的设计及结构特点：1、2、3号高压加热器采用大旁路系统，1台高加事故时3台高加必须同时解列。高压加热器采用逐级回流疏水，3号高压加热器后疏水进入除氧器。各高压加热器设危急疏水管，危急疏水直接排入凝汽器上设置的挎篮式疏水扩容器中。高压加热器布置：1、2、3号高加均布置在运转层（13.7m层）。
高压加热器用途：采用汽轮机抽汽加热锅炉给水，减少凝汽器中的热损失，从而使蒸汽热能得到充分利用，提高发电机组热效率。
所有高加壳体为全焊接结构，高加壳体上装设安全阀，用于管子破损时保护壳体不受损，该安全阀的最小排放容量应为10%的最大给水流量或一根管破裂所流出的水量，取较大值。高加允许的最大堵管数不小于管子总数的5%，且在该堵管情况下，高加仍能满足设计参数。
一、加热器泄漏原因分析
分析高加泄漏的原因很多，大致可分为一下几种：
1.有设计、制造上的原因
1）高压加热器在设计上空气管布置不合理、给水流速设计不合理，抽汽口防冲刷板过小或布置不当、特别是管系材质不过关等原因都有可能造成管系过度冲刷，造成管系过早泄漏。
2）管系焊接、胀接工艺不合理焊接，应力过大、组装时管口和管板清理不干净、管板选材和管板变形、焊接质量不好，会造成管口过早泄漏。
3）高加管子和管板焊接工艺不良或两者焊接性能不好，会影响焊口质量，会给高加运行留下隐患。
4）此外，管系给水侧结垢，会加快腐蚀，增加给水阻力，也会加速管系的泄漏，减少高加的使用寿命。
2、现场运行方面的原因
1）高加运行中疏水水位调整不当，水位过低，会降低高加使用寿命。高加投入过程中注水也极为重要，注水不当，会严重造成水室管板的严重变形和管系的严重损坏。
2）给水含氧量高，水中的氧气会加快管系的腐蚀，降低高加的使用寿命。
3）高加正常运行时，蒸汽的流动速度较高且汽流中含有大直径的水滴时，管子外壁受汽、水两相流冲刷，变薄，发生穿孔或受给水压力而鼓破。
加热器内部有汽水两相流，对加热器内部管道产生严重冲刷，使换热管泄漏。产生汽水两相流的主要原因：一是过热蒸汽冷却段内部及其出口的蒸汽达不到设计要求的过热度引起的。二是加热器的疏水水位保持过低或无水位或疏水温度远高于设计值或疏水流动阻力较大或抽汽压力突然降低等因素使疏水闪蒸，疏水进入下一级加热器时就带有蒸汽，冲刷加热器管造成损坏；三是当高加内某根管子发生损坏泄漏时，高压给水从泄漏处以极大的速度冲出会将邻近的管子或隔板冲刷破坏，引起相邻管子的泄漏。
另一种原因是受管系到蒸汽或疏水的直接冲击。因防冲板材料和固定方式不合理。在运行中破碎或脱落，失去防冲刷保护作用；防冲板面积不够大，水滴随高速气流运动，撞击防冲板以外的管束；壳体与管束间的距离太小，使入口处的汽流速度很高。
4）高加启停时，温度升降率过大超过规定，会导致高级爱的管子和管板受到很大的热应力，导致管口焊缝或胀接处损坏，导致管子焊口泄漏。高加投运时水侧升压过快，管板压差承受过大，会引起管板变形严重，也会导致管子焊口泄漏。
3、检修方面的原因
高加检修中的工艺不当，会加快高加使用寿命的降低，增加高加泄漏的次数，影响高加的正常运行，分析原因，有以下几个方面：
1）高加找漏一般常用锥形塞焊接堵管。打入锥形塞时用力要适度；捶击力量太大，引起管孔变形，影响邻近管子与管板连接处，会造成损坏而使之出现新的泄漏。焊缝位置及尺寸不合适，会造成邻近管子与管板连接处的损坏。
2）锥形堵与管口密封不好，锥形堵加工偏差与管口锥度存在误差，直接影响密封效果，引起焊口冲刷，加快焊口的泄漏速度，造成高加运行一段时间后焊口冲刷引起焊口在此泄漏。
3）焊接质量不好，如有砂眼、气孔等，焊口缺陷造成运行中旧焊口泄漏。
4）高加水侧或汽侧隔绝门不严密，在高加临时退出运行消缺堵漏时，会因为工作环境潮湿，影响焊接质量，焊口容易出现砂眼或气孔等缺陷，也为高加运行时泄漏留下隐患。
5）在实际生产中，还有一些原因。如高加运行中，水侧压力高于15MPa，但高加找漏一般用风压找漏的方法，即在高加汽侧打风压，检修用杂用空气压力最高为0.7MPa，远远低于实际工作压力。因此，风压找漏时不能及时发现有冲刷、或即将泄漏的管道，会发生充水后或运行一段时间后再次泄漏的问题。
高加发生泄漏、隔绝后，由于高加内部温度很高，工作人员不能直接进入高加内部找漏，需要冷却。一般方法是打开高加人孔用轴流风机强制通风循环冷却，待温度降到一定程度后在灌水冷却，以防止金属温度过快降低引起管板和其它部件变形和金属组织的改变，降低高加的使用寿命。 二、减少加热器泄漏的对策
高压加热器一般设计寿命为25-30年左右，但由于各种原因致使高加泄漏频繁，堵管率超标，使用寿命缩短，不但降低了给水温度和投入率，增加了煤耗，还大大增加了设备更换的资金投入。以上分析了高加泄漏的各种原因，有些原因可以从制造、运行、检修等各方面进行控制，以防止高加泄漏或减缓泄漏频次，提高高加的寿命。
目前较先进的方法是机组检修时对每根管道逐个进行涡流探伤，此方法可以发现每根管道的冲刷情况，并进行预先堵管，防止高加在运行中泄漏。但探伤前要对每根管进行高压水冲洗，并需要专门的仪器和专业操作人员，投入费用较大。
高加运行中如果发现泄漏，就需要将整个高加系统隔绝，给水走旁路，进行风压找漏。这样，严重影响了高加投入率，降低了机组运行的经济性。找出更加泄漏的原因，应从以下几个忙面加以控制：
1.加强监督和控制，从源头控制好高加的制造质量
1）在高加制造过程中，技术协议要详细，要求制造厂家根据热平衡图进行详细的热力计算，控制好给水流速，蒸汽冷却段要有足够的过热度，提高高加的换热效果达到要求。在确定高加整体结构后，内部结构也要设计合理，防止高加运行时产生管系振动、管系冲刷过快。疏水口和排空气口位置布置合理，保证疏水流畅、内部空气管道有利于空气排出。选用合理的堵管余量，增加高加的使用寿命。
2）选用合理的制造和加工工艺。高加设置内置式蒸汽冷却段与疏水冷却段。所有疏水与蒸汽入口处流速均控制在合理的范围内，受蒸汽和高速疏水冲击的部位均装设防冲击板，以保护管束和其它内部零件。冲击板、护罩和其它用于防止可能发生的冲蚀的内部零件采用不锈钢材料，其设计合理，不影响换热，并牢固可靠。管口要选用先焊后涨的工艺，不能使空气存留在焊口中，是保证管子焊口质量的重要措施。高压加热器换热管采用碳钢材料，管束和管板的连接采用先焊接再胀接结构。在管子和管板的连接端部，管束入口装设不锈钢镶套管，以减轻管子端部的冲蚀。高压加热器的汽侧设置放水口，用于停运和检修时泄压和排尽积水。每个放水口均设有两道串连的放水阀。高压加热器水室最高点有放气口，用于注水时排放管系内的空气，每个排空气口设有两道串连的排空气阀。
3）在高加选材和加工过程中，弯管、穿管、胀管等关键工艺要有专人监理。以保证管口和管子清洁，保证胀接和焊接质量。
2.制定合理、科学的检修工艺，并在检修实践中严格执行。
高压加热器检修时，要严格按照检修计划进行，保证高加定期检验的效果，防止高加在运行时泄漏，提高投入率。高加找漏为大、小修的标准项目，在每次大小修中都要进行，一般采用风压找漏的方法，找漏中，如发现管道泄漏和焊口有砂眼都要进行处理，经验收后方可恢复人孔。主要内容概括如下：
1）堵管前必须测量钢管的实际内径，根据测量管径使用合适的铰刀进行铰孔。
2）必须使用锥度、尺寸符合标准的管堵（管堵的小头直径为管内径减1mm，大头直径为管内径加0.15—0.20mm；锥度以1：25为宜）。
3）所使用管堵必须具有良好的焊接性。焊接前必须保持施焊部位干燥。
4）管堵锥面上的表面粗糙度应等于或小于 。
5）在高加找漏工作中，原焊口处有沙眼应用手锤或气锤将沙眼捻到不漏后进行补焊，（如果原焊口的焊肉过高，先打磨后在处理）
6）严禁向高压加热器内灌冷水降低高压加热器金属温度来缩短高压加热器检修时间的做法。
7）高加堵管检修工作质量是保证高加投入率和使用寿命的关键工作。高加找漏工作按照检修工艺规程的标准严格执行三级验收制，做到逐级验收签字，层层把关。
8）根据高压加热器换热管泄漏具体情况，采用保护性堵管。
9）提高蒸汽冷却器发生泄漏后而引起进入甲高加的蒸汽带水后会对甲高压加热器换热管束造成严重冲击的认识，发现蒸汽冷却器运行中发生泄漏时应立即将高压加热器退出运行，以免因蒸汽冷却器换热管发生泄漏而使甲高加换热管大面积损伤事故的发生
3.加强设备治理力度，改善高压加热器换热管堵漏作业条件
1）利用机组大小修机会，做好高压加热器堵漏工作。尽量减少机组运行时高压加热器找漏次数。
2）机组的大、小修中加强对高加抽汽及给水隔绝门的检修，以确保高加隔绝的严密性。
3）如高压加热器更换，则与高压加热器设计、制造厂家积极沟通，采用最新设计理念，使新高压加热器从结构上便于检修人员作业，从设计上避免管口的冲涮、管口的开焊，管束的振动、碰磨、入口蒸汽直接对管束冲刷等问题，减少管束泄漏因素，提高高压加热器寿命。
4.加强高压加热器运行管理，尽量减少高压加热器寿命损耗
1）为降低高压加热器启、停热应力，高压加热器应随机启停。
2）高压加热器正常水位运行，防止汽水两相流对加热器换热管束的冲刷。
3）格控制高压加热器温升（降）率，减小热应力对高加管束寿命的影响。
4）运行中发现高压加热器出现泄漏迹象時，应及时将泄漏的高压加热器退出运行，以免已泄漏的管束对周围管束的影响而造成高压加热器换热管泄漏进一步增加。
5）保证给水PH值在正常范围内，保证给水含氧量合格。加强给水的化学监督，保证给水含氧、硬度等关键指标合格，减少管系结垢和给水对管系的腐蚀。
6）高加运行时，保证疏水在正常位置，要特别防止高加在低疏水水位状态时长时间运行。
7）控制高加启停时高加温度变化率，以减少热应力对高价寿命的不利影响；高加注水时应避免压力升高过程快，较少管板的变形量。
参考文献
[1] 刘志真，加热器泄漏原因分析及对策，2006.
【关键词】加热器 泄漏 原因 对策
高压加热器是火力发电厂重要的附属设备。高压加热器正常运行，对于提高给水温度，提高机组的经济性起着重要作用。但高壓加热器在运行中的管系泄漏也是火力发电厂普遍存在的问题。高加频繁泄漏，不但严重影响机组的经济性，严重时水会将有可能沿着抽汽管道倒灌入汽轮机，造成汽轮机汽缸变形、胀差变化、机组振动、动静碰摩、大轴弯曲，甚至叶片断裂等事故。高压加热器的泄漏，常见的为管口泄漏和管系泄漏，堵管率是影响高加使用寿命的重要指标。管板冲刷和管系结垢严重也会造成高加换热效果差，影响给水温度的提升。
王滩发电公司发电机组高压加热器是由大连日立宝原机械设备有限公司制造，型式为单级、卧式、U形管-管板表面式加热器。共配置一号、二号、三号三台。高压加热器的设计及结构特点：1、2、3号高压加热器采用大旁路系统，1台高加事故时3台高加必须同时解列。高压加热器采用逐级回流疏水，3号高压加热器后疏水进入除氧器。各高压加热器设危急疏水管，危急疏水直接排入凝汽器上设置的挎篮式疏水扩容器中。高压加热器布置：1、2、3号高加均布置在运转层（13.7m层）。
高压加热器用途：采用汽轮机抽汽加热锅炉给水，减少凝汽器中的热损失，从而使蒸汽热能得到充分利用，提高发电机组热效率。
所有高加壳体为全焊接结构，高加壳体上装设安全阀，用于管子破损时保护壳体不受损，该安全阀的最小排放容量应为10%的最大给水流量或一根管破裂所流出的水量，取较大值。高加允许的最大堵管数不小于管子总数的5%，且在该堵管情况下，高加仍能满足设计参数。
一、加热器泄漏原因分析
分析高加泄漏的原因很多，大致可分为一下几种：
1.有设计、制造上的原因
1）高压加热器在设计上空气管布置不合理、给水流速设计不合理，抽汽口防冲刷板过小或布置不当、特别是管系材质不过关等原因都有可能造成管系过度冲刷，造成管系过早泄漏。
2）管系焊接、胀接工艺不合理焊接，应力过大、组装时管口和管板清理不干净、管板选材和管板变形、焊接质量不好，会造成管口过早泄漏。
3）高加管子和管板焊接工艺不良或两者焊接性能不好，会影响焊口质量，会给高加运行留下隐患。
4）此外，管系给水侧结垢，会加快腐蚀，增加给水阻力，也会加速管系的泄漏，减少高加的使用寿命。
2、现场运行方面的原因
1）高加运行中疏水水位调整不当，水位过低，会降低高加使用寿命。高加投入过程中注水也极为重要，注水不当，会严重造成水室管板的严重变形和管系的严重损坏。
2）给水含氧量高，水中的氧气会加快管系的腐蚀，降低高加的使用寿命。
3）高加正常运行时，蒸汽的流动速度较高且汽流中含有大直径的水滴时，管子外壁受汽、水两相流冲刷，变薄，发生穿孔或受给水压力而鼓破。
加热器内部有汽水两相流，对加热器内部管道产生严重冲刷，使换热管泄漏。产生汽水两相流的主要原因：一是过热蒸汽冷却段内部及其出口的蒸汽达不到设计要求的过热度引起的。二是加热器的疏水水位保持过低或无水位或疏水温度远高于设计值或疏水流动阻力较大或抽汽压力突然降低等因素使疏水闪蒸，疏水进入下一级加热器时就带有蒸汽，冲刷加热器管造成损坏；三是当高加内某根管子发生损坏泄漏时，高压给水从泄漏处以极大的速度冲出会将邻近的管子或隔板冲刷破坏，引起相邻管子的泄漏。
另一种原因是受管系到蒸汽或疏水的直接冲击。因防冲板材料和固定方式不合理。在运行中破碎或脱落，失去防冲刷保护作用；防冲板面积不够大，水滴随高速气流运动，撞击防冲板以外的管束；壳体与管束间的距离太小，使入口处的汽流速度很高。
4）高加启停时，温度升降率过大超过规定，会导致高级爱的管子和管板受到很大的热应力，导致管口焊缝或胀接处损坏，导致管子焊口泄漏。高加投运时水侧升压过快，管板压差承受过大，会引起管板变形严重，也会导致管子焊口泄漏。
3、检修方面的原因
高加检修中的工艺不当，会加快高加使用寿命的降低，增加高加泄漏的次数，影响高加的正常运行，分析原因，有以下几个方面：
1）高加找漏一般常用锥形塞焊接堵管。打入锥形塞时用力要适度；捶击力量太大，引起管孔变形，影响邻近管子与管板连接处，会造成损坏而使之出现新的泄漏。焊缝位置及尺寸不合适，会造成邻近管子与管板连接处的损坏。
2）锥形堵与管口密封不好，锥形堵加工偏差与管口锥度存在误差，直接影响密封效果，引起焊口冲刷，加快焊口的泄漏速度，造成高加运行一段时间后焊口冲刷引起焊口在此泄漏。
3）焊接质量不好，如有砂眼、气孔等，焊口缺陷造成运行中旧焊口泄漏。
4）高加水侧或汽侧隔绝门不严密，在高加临时退出运行消缺堵漏时，会因为工作环境潮湿，影响焊接质量，焊口容易出现砂眼或气孔等缺陷，也为高加运行时泄漏留下隐患。
5）在实际生产中，还有一些原因。如高加运行中，水侧压力高于15MPa，但高加找漏一般用风压找漏的方法，即在高加汽侧打风压，检修用杂用空气压力最高为0.7MPa，远远低于实际工作压力。因此，风压找漏时不能及时发现有冲刷、或即将泄漏的管道，会发生充水后或运行一段时间后再次泄漏的问题。
高加发生泄漏、隔绝后，由于高加内部温度很高，工作人员不能直接进入高加内部找漏，需要冷却。一般方法是打开高加人孔用轴流风机强制通风循环冷却，待温度降到一定程度后在灌水冷却，以防止金属温度过快降低引起管板和其它部件变形和金属组织的改变，降低高加的使用寿命。 二、减少加热器泄漏的对策
高压加热器一般设计寿命为25-30年左右，但由于各种原因致使高加泄漏频繁，堵管率超标，使用寿命缩短，不但降低了给水温度和投入率，增加了煤耗，还大大增加了设备更换的资金投入。以上分析了高加泄漏的各种原因，有些原因可以从制造、运行、检修等各方面进行控制，以防止高加泄漏或减缓泄漏频次，提高高加的寿命。
目前较先进的方法是机组检修时对每根管道逐个进行涡流探伤，此方法可以发现每根管道的冲刷情况，并进行预先堵管，防止高加在运行中泄漏。但探伤前要对每根管进行高压水冲洗，并需要专门的仪器和专业操作人员，投入费用较大。
高加运行中如果发现泄漏，就需要将整个高加系统隔绝，给水走旁路，进行风压找漏。这样，严重影响了高加投入率，降低了机组运行的经济性。找出更加泄漏的原因，应从以下几个忙面加以控制：
1.加强监督和控制，从源头控制好高加的制造质量
1）在高加制造过程中，技术协议要详细，要求制造厂家根据热平衡图进行详细的热力计算，控制好给水流速，蒸汽冷却段要有足够的过热度，提高高加的换热效果达到要求。在确定高加整体结构后，内部结构也要设计合理，防止高加运行时产生管系振动、管系冲刷过快。疏水口和排空气口位置布置合理，保证疏水流畅、内部空气管道有利于空气排出。选用合理的堵管余量，增加高加的使用寿命。
2）选用合理的制造和加工工艺。高加设置内置式蒸汽冷却段与疏水冷却段。所有疏水与蒸汽入口处流速均控制在合理的范围内，受蒸汽和高速疏水冲击的部位均装设防冲击板，以保护管束和其它内部零件。冲击板、护罩和其它用于防止可能发生的冲蚀的内部零件采用不锈钢材料，其设计合理，不影响换热，并牢固可靠。管口要选用先焊后涨的工艺，不能使空气存留在焊口中，是保证管子焊口质量的重要措施。高压加热器换热管采用碳钢材料，管束和管板的连接采用先焊接再胀接结构。在管子和管板的连接端部，管束入口装设不锈钢镶套管，以减轻管子端部的冲蚀。高压加热器的汽侧设置放水口，用于停运和检修时泄压和排尽积水。每个放水口均设有两道串连的放水阀。高压加热器水室最高点有放气口，用于注水时排放管系内的空气，每个排空气口设有两道串连的排空气阀。
3）在高加选材和加工过程中，弯管、穿管、胀管等关键工艺要有专人监理。以保证管口和管子清洁，保证胀接和焊接质量。
2.制定合理、科学的检修工艺，并在检修实践中严格执行。
高压加热器检修时，要严格按照检修计划进行，保证高加定期检验的效果，防止高加在运行时泄漏，提高投入率。高加找漏为大、小修的标准项目，在每次大小修中都要进行，一般采用风压找漏的方法，找漏中，如发现管道泄漏和焊口有砂眼都要进行处理，经验收后方可恢复人孔。主要内容概括如下：
1）堵管前必须测量钢管的实际内径，根据测量管径使用合适的铰刀进行铰孔。
2）必须使用锥度、尺寸符合标准的管堵（管堵的小头直径为管内径减1mm，大头直径为管内径加0.15—0.20mm；锥度以1：25为宜）。
3）所使用管堵必须具有良好的焊接性。焊接前必须保持施焊部位干燥。
4）管堵锥面上的表面粗糙度应等于或小于 。
5）在高加找漏工作中，原焊口处有沙眼应用手锤或气锤将沙眼捻到不漏后进行补焊，（如果原焊口的焊肉过高，先打磨后在处理）
6）严禁向高压加热器内灌冷水降低高压加热器金属温度来缩短高压加热器检修时间的做法。
7）高加堵管检修工作质量是保证高加投入率和使用寿命的关键工作。高加找漏工作按照检修工艺规程的标准严格执行三级验收制，做到逐级验收签字，层层把关。
8）根据高压加热器换热管泄漏具体情况，采用保护性堵管。
9）提高蒸汽冷却器发生泄漏后而引起进入甲高加的蒸汽带水后会对甲高压加热器换热管束造成严重冲击的认识，发现蒸汽冷却器运行中发生泄漏时应立即将高压加热器退出运行，以免因蒸汽冷却器换热管发生泄漏而使甲高加换热管大面积损伤事故的发生
3.加强设备治理力度，改善高压加热器换热管堵漏作业条件
1）利用机组大小修机会，做好高压加热器堵漏工作。尽量减少机组运行时高压加热器找漏次数。
2）机组的大、小修中加强对高加抽汽及给水隔绝门的检修，以确保高加隔绝的严密性。
3）如高压加热器更换，则与高压加热器设计、制造厂家积极沟通，采用最新设计理念，使新高压加热器从结构上便于检修人员作业，从设计上避免管口的冲涮、管口的开焊，管束的振动、碰磨、入口蒸汽直接对管束冲刷等问题，减少管束泄漏因素，提高高压加热器寿命。
4.加强高压加热器运行管理，尽量减少高压加热器寿命损耗
1）为降低高压加热器启、停热应力，高压加热器应随机启停。
2）高压加热器正常水位运行，防止汽水两相流对加热器换热管束的冲刷。
3）格控制高压加热器温升（降）率，减小热应力对高加管束寿命的影响。
4）运行中发现高压加热器出现泄漏迹象時，应及时将泄漏的高压加热器退出运行，以免已泄漏的管束对周围管束的影响而造成高压加热器换热管泄漏进一步增加。
5）保证给水PH值在正常范围内，保证给水含氧量合格。加强给水的化学监督，保证给水含氧、硬度等关键指标合格，减少管系结垢和给水对管系的腐蚀。
6）高加运行时，保证疏水在正常位置，要特别防止高加在低疏水水位状态时长时间运行。
7）控制高加启停时高加温度变化率，以减少热应力对高价寿命的不利影响；高加注水时应避免压力升高过程快，较少管板的变形量。
参考文献
[1] 刘志真，加热器泄漏原因分析及对策，2006.