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高壓加熱器安全經(jīng)濟運行探討

文檔作者：李鳳霞文檔來源：新疆華電吐魯番發(fā)電有限責任公司			點擊數(shù)：
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新疆電力技術(shù)2011 年第2 期總第109 期
· 5 ·
高壓加熱器安全經(jīng)濟運行探討
李鳳霞
新疆華電吐魯番發(fā)電有限責任公司（吐魯番838100）
摘要:針對目前高壓加熱器在火電廠的運行情
況，通過對部分典型工況案例分析，從安全性和經(jīng)
濟性兩方面考慮，提出了合理投停、精心調(diào)整、維
護到位、防腐及時的高加運行方式，為同行研究高
壓加熱器運行方式的優(yōu)化提供參考。
關(guān)鍵詞:高壓加熱器;安全;經(jīng)濟
0 前言
高壓加熱器作為機組的主要輔機設(shè)備，其運行
狀況不僅影響機組的經(jīng)濟性，還影響機組的穩(wěn)發(fā)、
滿發(fā)和安全運行。對鍋爐來說，給水溫度的變化會
影響各部位的吸熱量分配，同時也影響鍋爐內(nèi)各部
位的溫度場分布，從而影響燃燒。對汽機來說，高
加因故退出減少了抽汽，負荷過高可能引起部分級
段所受應力超過設(shè)計允許值。高加管系泄漏或其它
原因引起汽側(cè)滿水，還有可能造成嚴重的水沖擊，
引起汽缸變形、脹差變化、機組振動、動靜磨擦和
大軸彎曲，甚至葉片斷裂等事故。高加投入率也是
機組競賽、達標檢查、安全性評價等工作中的必查
指標。雖然造成高加投入率低的原因是多方面的，
是對于節(jié)能減排的重點企業(yè)—火力發(fā)電廠來說更
引起高度重視。國電新疆紅雁池發(fā)電有限公司一直
以來都致力抓好這項工作。不僅對許多設(shè)備進行了
改造，而且從2007年開展“降低設(shè)備泄漏率，提高
機組長周期經(jīng)濟運行”這一活動。并取得了一定的
成績，獲得了寶貴的經(jīng)驗。加強對設(shè)備投入率，以
科學數(shù)據(jù)指導現(xiàn)場工作，加強運行、檢修及管理人
員理論知識與實際相結(jié)合，培養(yǎng)良好的節(jié)能意識，
降低設(shè)備泄漏率，提高機組長周期經(jīng)濟運行工作順
利開展。
參考文獻
[1] 李青,張興營,徐光照,火力發(fā)電廠生產(chǎn)指標管理
手冊, 中國電力出版社, 2007
[2] 劉振海,火電廠節(jié)能與指標管理技術(shù)手冊, 中國
電力科技出版社, 2006
表1 線膨脹系數(shù)
20- 100 20- 200 20- 300 20G線膨脹系數(shù) 20- 400 20- 500 20- 600
MM/ MM. ℃ 11. 16 12. 12 12. 78 13. 83 13. 93 14. 38
12Cr 1MoV線膨 20- 100 20- 200 20- 300 20- 400 20- 500 20- 600
脹系數(shù)
MM/ MM. ℃
9. 8- 10
. 63
11. 3- 1
2. 35
12. 3- 1
3. 35
13. 0- 1
3. 6
12. 84-
14. 15
13. 8- 1
4. 6
1Cr 18Ni 9Ti 線 20- 100 20- 200 20- 300 20- 400 20- 500 20- 600
膨脹系數(shù)
MM/ MM. ℃
16. 6 17 17. 2 17. 5 17. 9 18. 2
表2 導熱系數(shù)
20G導熱系數(shù) 100 200 300 400 500 600
卡/ CM. S. ℃ 0. 121 0. 116 0. 110 0. 101 0. 093 0. 085
12Cr 1MoV導熱 100 200 300 400 500 600
系數(shù)
卡/ CM. S. ℃
0. 085 0. 085 0. 084 0. 080 0. 077 0. 073
1Cr 18Ni 9Ti 導 100 200 300 400 500 600
熱系數(shù)
卡/ CM. S. ℃
0. 039 0. 042 0. 045 0. 051 0. 055 0. 059
4 結(jié)束語
當今，節(jié)約能源已成為企業(yè)不容忽視的工作，尤其
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然而合理的運行操作是提高高加運行可靠性很重
要的一環(huán)，由于部分人員對具有內(nèi)置式過熱蒸汽冷
卻段和疏水冷卻段高加的構(gòu)造特點及運行要求了
解不夠，使得高加運行工況經(jīng)常偏離設(shè)計條件，在
高加的某些部位形成極為惡劣的運行環(huán)境，嚴重影
響了高加的使用壽命。因此，探討高加的合理投停、
調(diào)整、維護以及停運防腐在大型發(fā)電廠就顯得尤為
重要。
1 高壓加熱器的合理投停分析
1.1 溫度變化率對高加的影響分析
高加沒有轉(zhuǎn)動部件，運行人員一般對高加關(guān)注
較少，但實際上高加的工作條件很惡劣，很茍刻，
內(nèi)部承受著過熱蒸汽和給水之間的溫差，特別是管
子和管板連接處的工作條件是最為惡劣的，在高加
投停過程中，如果操作不當，管子與管板結(jié)合面受
到很大熱沖擊，再加上機械應力，很有可能使原有
缺陷擴大，甚至管子端口泄漏。
通常以高加出口給水溫度變化率來反映高加
的溫度變化率。
根據(jù)廠家說明書提供的資料顯示：當溫度變化
率小于110℃/ h 時，高加可以承受無窮次交變；當
溫度變化率小于220℃/ h 時，高加可以承受30 萬
次交變；當溫度變化率小于440℃/ h 時，高加可以
承受2 萬次交變；當溫度變化率小于780℃/ h 時，
高加可以承受1250 次交變。
上海動力廠要求高加溫升率＜5℃/ mi n，溫降
率＜2℃/ mi n。
在高加緩慢變工況時溫度變化率一般不會太
高，只有在汽機變工況幅度較大時，以及投停時才
會出現(xiàn)溫度變化率較大的現(xiàn)象，所以談溫度變化率
問題，就是探討高加的投停方式和急劇變工況時的
應對問題。
在某廠投產(chǎn)調(diào)試過程中，由于經(jīng)驗不足，投停
高加速度太快，比如投高加時，兩個高加進汽門同
時開啟，給水溫度上升很快，曾發(fā)生最大的一次溫
升率達24℃/ mi n，停高加時也有類似情況。這種
情況對高加壽命影響很大。
1.2 高加隨機組滑啟滑停
高加隨主機滑啟，就是在鍋爐點火前后，向高
加注水檢漏合格后，水側(cè)投運，隨著給水溫度的升
高而使高加升溫預暖，對于每個高加隨機投運是指
“有汽即開”，當抽汽段有汽時就開啟抽汽電動門，
高旁開啟前1 號高加抽汽電動門開啟，主機沖轉(zhuǎn)
前，2 號高加抽汽電動門開啟，隨著抽汽壓力溫度
上漲，加熱器得到緩慢預暖，自然投運，隨機投運
加熱器不僅有利于加熱器預暖，而且由于進入汽機
蒸汽增多還有利于暖機，啟動過程中，抽汽管道上
的疏水門、高加汽側(cè)排空門等也都應打開，這種投
運方式要注意沖轉(zhuǎn)過程中的上下缸溫差，因為此時
抽汽量逐漸增大，汽缸下缸加熱較上缸劇烈，下缸
溫度就高于上缸，這種現(xiàn)象往往出現(xiàn)在高壓缸上，
可通過適當關(guān)小2 號抽汽電動門來調(diào)整，冷態(tài)啟動
高加投運初期，疏水開始走凝汽器，當疏水品質(zhì)合
格后回收到除氧器，這樣可以防止水質(zhì)污染。
帶負荷后投高加，由于抽汽壓力、溫度較高，
控制比較困難，容易引起高加及管道振動。
高加隨主機滑停，就是在主機停運時，隨著機
組負荷的下降，高加整體溫度也逐漸下降，由于主
機負荷下降，各個高加之間的壓差減小，疏水可能
流動不暢，引起高加水位升高，為防止這種情況，
疏水自動應保證可靠投入，以確保事故疏水閥及時
參與調(diào)節(jié)，機組負荷70MW時高加抽汽電動門關(guān)閉，
汽側(cè)切除后高加切至旁路，視情況打開水側(cè)放水門。
在帶負荷情況下手動停運高加時，要控制進汽
門的關(guān)閉速度，使高加出水溫度的下降速度不大于
2℃/ mi n。
高加隨機啟停，要嚴密監(jiān)視水位的波動，及時
采取相應措施。
1.3 高加投運時的疏水方式
高加投運時疏水逐級自流，通過低一級加熱器
事故疏水進入凝汽器，通過這種方式投運有利于加
熱器水位的建立，例如：1 號高加抽汽在高壓旁路
開啟后水位就逐漸建立，疏水逐級自流入2 號高
加，有利于2 號高加水位的建立，這樣可以避免并
網(wǎng)時2 號高加水位尚未建立，中壓缸進汽量較快，
大量蒸汽通過抽汽進入疏水管引起振動，同時也會
沖刷高加疏水冷卻段管束。
2 號高加疏水回收時，應手動逐漸開啟正常疏
水調(diào)門，監(jiān)視2 號事故疏水閥逐漸關(guān)閉，觀察正常
疏水門自動偏差為零時投入自動。
高加投運前應檢查事故疏水閥關(guān)閉嚴密，以利
于水位建立。
由于機組并網(wǎng)以10MW/ mi n 速率升至30MW初始
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新疆電力技術(shù)2011 年第2 期總第109 期
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負荷，高中壓缸進汽量增長較快，并網(wǎng)前應檢查1
號、2 號高加水位已經(jīng)建立。
高加隨機投運時，疏水管如果發(fā)生振動，說明
水位低大量蒸汽進入疏水管，應立即關(guān)閉疏水門降
低疏水管路流體流動，開啟該管路疏水，檢查事故
疏水閥是否內(nèi)漏，導致水位無法建立。
1.4 機組運行中高加的起停
運行中高加停運分兩種情況：如因汽側(cè)附屬部
件有檢修工作且處理時間比較短，可只停運汽側(cè)，
保持水側(cè)運行；如因高加本體有工作且處理時間較
長，應將汽水側(cè)全部停運，給水走旁路。
主機運行中，因高加或其系統(tǒng)有故障而需要停
用時，如果突然全關(guān)高加的進汽門，給水仍走高加，
則高加的溫降率會嚴重超過允許值，這時高加給水
出口側(cè)的管子管板連接處要經(jīng)受非常大的溫度沖
擊，而且處于管子受冷收縮的不利狀態(tài)，很容易引
起管子、管板連接處損壞，所以在主機運行中停運
高加時，要將高加的汽側(cè)和水側(cè)同時切除，使高加
自然冷卻，高加汽水側(cè)同時切除后，為防止進汽門
不嚴蒸汽漏入高加，加熱水側(cè)存水引起超壓，應將高
加水側(cè)的排空門打開，或?qū)⒏呒铀畟?cè)的放水門打開。
高加檢修后投運，為了控制高加的溫升率，需
要用蒸汽或給水先對高加進行預暖，采用哪種方式
預暖高加，要視哪種方式容易控制溫升率而定，主
要的兩種預暖方法：蒸汽預暖和注水預暖，前者即
稍開高加的進汽門，將高加逐漸預熱到接近高加入
口給水溫度（注意不要超過給水溫度，以防止給水
通入時管子再經(jīng)受一次冷卻），再逐漸通水，這種
預暖方法一般較難控制，不常用；后者是指高加檢
修后，通水檢漏完成，稍開高加注水門和1 號水側(cè)
出口放水門，讓較少的熱水通過高加，在水室和傳
熱管中緩慢流動，當高加的出水溫度穩(wěn)定以后，關(guān)
閉放水門，注意監(jiān)視高加進出口聯(lián)成閥頂起后，高
加通水，關(guān)閉注水門，這樣高加的溫升率就不會過
高，這種方法是我們通常使用的。
在主機運行中啟、停高加時，對進汽門的操作，
都宜用“分斷間歇操作法”，即不是連續(xù)開啟或關(guān)
閉，不是一次完成進汽門的全開或全關(guān)，而是分成
若干次，每次稍開或稍關(guān)，這樣對高加設(shè)備有利，
對高加水位的形成也有利。
如果機組故障停機，恢復時間較長，最好將水
側(cè)停運，這樣可使高加自然冷卻。
高加抽汽電動門故障，處理過程中一定注意防
止抽汽電動門直開，最好手動搖開少許，先預暖高
加，防止大量蒸汽進入未預暖好的高加引起高加振
動和沖刷疏水段管子。
整個高加投運過程中，為防止水側(cè)泄漏進入汽
機，禁止將高加水位高跳水側(cè)保護退出。
高加在投運過程中水側(cè)因保護切除后，應迅速
檢查關(guān)閉抽汽電動門。
2 高加的運行監(jiān)督
高加參數(shù)異常時將會影響高加的壽命和經(jīng)濟
性。高加的出水溫度，進出水溫差、端差等是判斷
高加運行是否正常的重要依據(jù)，在機組各個負荷工
況下，高加參數(shù)各有一定的正常值，運行中通過比
較可以對高加的運行狀況進行分析判斷。
高加上端差反映高加的加熱效果，下端差反映
高加水位是否合適，運行中要監(jiān)視到位，調(diào)整及時，
確保高加安全經(jīng)濟。
高壓加熱器無水位運行，不僅影響加熱器正常
熱交換，而且蒸汽進入疏水管道，汽液兩相流動會
對管道特別是彎頭沖刷嚴重，既影響設(shè)備壽命，又
降低機組熱經(jīng)濟性；通過現(xiàn)場試驗“2 號高壓加熱
器水位由原來的運行水位300mm( 現(xiàn)場運行表計)
提高到400mm( 現(xiàn)場運行表計) 位置，端差減少20℃
左右，根據(jù)相關(guān)資料得出降低熱耗約18kJ/（kWh），
該位置回熱系統(tǒng)運行最經(jīng)濟”。由此可見，回熱系
統(tǒng)的運行優(yōu)化是具有一定節(jié)能潛力的項目。
監(jiān)視給水的PH值和含氧量，以防止高壓加熱
器腐蝕損壞，正常運行中給水PH值（25℃）要求
9. 0～9. 3。含氧量要求＜7μg/ L，控制在＜5μg/ L。
在機組負荷變化較大時，要注意給水壓力的變
化，尤其在機組甩負荷或跳閘時，給水壓力可能有
突變，超壓會使加熱器的管子或管板損壞，這種情
況下加熱器水側(cè)安全門可以起到保護作用。
在主機運行參數(shù)正常時，一定的主機負荷下，
抽汽量、疏水量都是一定的，平時摸索經(jīng)驗掌握，
如果運行中發(fā)現(xiàn)疏水調(diào)門的開度比同樣負荷下正
常開度有所增大了，而且情況是穩(wěn)定的，則表明疏
水流量大于機組在該負荷下應有的疏水量或者正
常疏水調(diào)閥故障，根據(jù)實際情況分析判斷，如果是
疏水閥堵塞或故障，要及時檢查處理；如果是高加
泄漏，就必須立即停用加熱器，并進行試驗檢測，
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盡早處理，以防止漏出的高壓給水沖刷鄰近的管
子，發(fā)生繼發(fā)性管子損壞。
高加汽側(cè)安全門的作用是高加泄漏時為了保
護殼體，提供一個有限的時間裕度，使得加熱器能
夠解列，但其容量是有限的。出現(xiàn)泄漏時要及時解
列，避免高加爆破。
另外，機組運行中應嚴格執(zhí)行高加三通閥保護
水氣動門活動試驗，避免事故時卡澀水側(cè)無法切除
造成事故。
3 高加停運防腐
3.1 高加腐蝕危害
回熱系統(tǒng)停運后的腐蝕，除了不可逆轉(zhuǎn)的腐蝕
損壞外，還會對后續(xù)啟動和運行期間的汽水品質(zhì)帶
來不利影響，直接的影響是延長了啟動時間。給水
系統(tǒng)腐蝕后，會使水中含有大量的鐵、銅離子，這
些離子的氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO，會在鍋爐的水
冷壁管內(nèi)的個別地方沉積下來，形成相應的水垢。
這些水垢導熱性能很差，會引起水冷壁管局部過
熱，甚至爆破。更為嚴重的是，由于氧化鐵垢的形
成，在鍋爐水冷壁內(nèi)造成許多微電池，加速爐管
腐蝕。
3.2 高加系統(tǒng)備用期間防腐原則
（1）停運時間在100 小時以內(nèi)，一般不采取特
殊防腐措施，在停機時高加汽側(cè)壓力不抽空，高加
退出后及早隔離，使汽側(cè)充滿蒸汽，水側(cè)充滿PH
值調(diào)整為9. 5～10 的給水。
（2）機組停運要持續(xù)100 小時以上，高加就需
要提前考慮防腐措施。在無需保持設(shè)備可用性長期
停機、高加停運后有檢修工作、可以排盡存水的高
加汽側(cè)、臥式管板結(jié)構(gòu)的高加水側(cè)以及存在冰凍危
險的氣溫條件下，宜采用干防腐方法；由于運行原
因干防腐不適合或不可能時采用濕防腐，高加水側(cè)
排盡水比較困難一般歸入此類，濕防腐要求系統(tǒng)必
須嚴密；不論干防腐還是濕防腐，均可利用氮氣來
作為防腐劑，用氮氣實施防腐的系統(tǒng)要保持至少
0. 003MPa 的輕度過壓狀態(tài)，由于現(xiàn)場表計最小可
視刻度一般為0. 01MPa，考慮制度的可操作性，最
好將壓力充至0. 05MPa，監(jiān)視壓力低于0. 01MPa 后
要及時補充氮氣，氮氣的純度要求在99. 5%以上。
3.3 高加防腐實施方法
（1）干防腐通常在停機過程中，有壓力下排水
并抽空，然后及時隔離，如果條件允許，停運后還
可以用熱風裝置向高加內(nèi)通入干空氣，效果更佳。
另外，還有在高加內(nèi)放固體吸附劑（硅膠）來吸收
高加內(nèi)水份的干防腐法，一般不常用。
（2）在高加系統(tǒng)已排空并清潔的前提下可以采
用充氮干防腐，停機后在殘余壓力下排盡并抽空汽
側(cè)殘余水份，然后立即給已抽空的系統(tǒng)充注氮氣，
對于高加水側(cè)，在給水泵停運排空水后再充入氮氣。
（3）在機組要求保持可用性時一般采用充氮濕
防腐法，機組停運后在加熱器減壓階段，約從
0. 2MPa 開始充入氮氣，并密封系統(tǒng)，壓力下降至
0. 01MPa 后及時補充；水側(cè)采用充水保護，在機組
解列前2 小時調(diào)整凝結(jié)水加氨量，控制PH 值在
9. 5- 10，停機后水側(cè)全面隔離。
（4）如果沒有及時采取防腐保護措施，機組停
運后加熱器內(nèi)已進入空氣，這種情況下的防腐，最
好將汽側(cè)水全部放盡，高加抽汽電動門、排空門、
正常疏水門、事故放水門、疏水管路放水門和取樣
管路均嚴密隔離，然后，對加熱器進行充氮。加熱
器充氮要逐個進行，首先進行空氣置換，在加熱器
事故放水門前管路放水門處取樣化驗氮氣濃度大
于98%時， 關(guān)閉該放水門停止置換， 升壓至
0. 05MPa ，氮氣壓力下降后及時補充。機組停運時
間如果小于200 小時，水側(cè)全面隔離，充水保護，
如果停運時間超過200 小時，水側(cè)仍需要全面放盡
積水，然后充氮保護，充氮壓力同汽側(cè)。
（5）在冬季存在冰凍危險時，加熱器停運后，
最好對汽水側(cè)進行放水，采用干保護或充氮保護，
慎用濕防腐。
4 結(jié)論
高加的安全經(jīng)濟運行已納入大型火電廠安全
運行和節(jié)能降耗的工作范疇，在煤價上漲，發(fā)電成
本上漲的嚴峻形勢下，探討高加運行的優(yōu)化技術(shù)空
間很大，進一步挖掘節(jié)能潛力，合理操作調(diào)整，一
定能獲得很大的優(yōu)化收益。
參考文獻
[1] 董衛(wèi)國、徐則民，火電廠給水加熱器的運行、
維護和檢修、中國電力出版社. 1997.
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