热网加热器泄漏原因分析及防止措施

热网加热器泄漏原因分析及防止措施

梁旭东

大唐七台河发电有限责任公司

摘    要：

热网加热器是供热电厂的主要辅助设备, 对提高电厂热效率和安全稳定起着重要作用, 但由于系统设计、运行和检修等原因, 热网加热器普遍存在泄露损坏现象, 严重影响电厂热网首站正常运行, 文中对热网加热器泄露产生的原因进行分析并提出防止措施, 为防范泄露提供指导。

关键词：热网加热器;管系漏泄;原因分析;防止措施;

引言

加热器是电厂热网系统中保持正常工作的必不可少的部分，热网保护的可靠性，对提高加热器功能设备的安全性具有十分重要的作用。特别是在电力热网市场竞争日益激烈的今天，电厂热网的加热器保护成为越来越关键的技术，需要我们不断的加以研究和完善。

1热网加热器结构选型

加热器作为热网系统的关键设备，在传统的电厂热网工作中，一般采用管壳式换热器，通过U形换热管的分布情况，以此判断换热管的抗震功能是否合格，而先进的列管式换热器中，多数采用固定管板式换热器，其用法简单，对外界的抗震性能好，后期冲洗方便，换热管损坏时更方便调换。所以不同类型的加热器功能不同，选择固定管板式的换热器，能够完善在整个供热期间的工作流程，满足大部分供热期间用户对热水温度的要求{2}。

2加热器泄漏原因分析

U型管加热器内部管系泄漏主要分为管子本身泄漏和端口泄漏（管子与管板胀接、焊接处泄漏）：

2．1管子端口泄漏原因有：

2．1．1热应力过大

加热器在启停过程中温升率、温降率超过规定，使高加的管子和管板受到较大的热应力，使管子和管板相联接的焊缝或胀接处发生损坏，引起端口泄漏：加减负荷时变化速度太快以及主机或加热器故障而骤然停运加热器时，如果汽侧停止供汽过快，或汽侧停止供汽后，水侧仍继续进入给水，因管子管壁薄，收缩快，管板厚，收缩慢，常导致管子与管板的焊缝或胀接处损坏。

2．1．2管板变形

管子与管板相连，管板变形会使管子的端口发生泄漏。高加管板水侧压力高、温度低，汽侧则压力低、温度高，尤其有内置式疏水冷却段者，温差更大。如果管板的厚度不够，则管板会有一定的变形。管板中心会向压力低、温度高的汽侧鼓凸。在水侧，管板发生中心凹陷。在主机负荷变化时，高加汽侧压力和温度相应变化。

2．1．3堵管工艺不当

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。焊接过程中，如预热、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。采用其他堵管方法，如胀管堵管、爆炸堵管等，如工艺不当，也会引起邻近管口的泄漏。因此应遵循严格的堵管工艺。

2．1．4制造质量不良

高加的管板材质是合金钢，高加的管子材质是低碳钢，焊接前需要在管板上堆焊一层低碳钢；往往由于堆焊技术不过关，以致留有焊接缺陷。

2．2管子本身泄漏原因

2．2．1冲刷侵蚀

一种原因是当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。

2．2．2管子振动

给水温度过低或机组超负荷等情况下，通过加热器管子间蒸汽流量和流速超过设计值较多时，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自然振动频率或其倍数相吻合时，将引起管束共振，使振幅大大的增加，导致管子与管板的连接处受到反复作用力造成管束损坏，管束振动损坏的机理一般有：

①由于振动而使管子或管子与管板连接处的应力超过材料的疲劳持久极限，使管子疲劳断裂；

②振动的管子在支撑隔板的管孔中与隔板金属发生摩擦，使管壁变薄，最后导致破裂；

③当振动幅度较大时，在跨度的中间位置相邻的管子会相互摩擦，使管子磨损或疲劳断裂；

2．2．3管子给水入口端的侵蚀

入口管端的侵蚀损坏只发生在碳钢加热器中，是一种侵蚀和腐蚀共同作用的损坏过程：其机理是管壁金属在表面形成的氧化膜被高紊流度的给水破坏并带走，金属材料不断损失。最终导致管子的破损。

2．2．4腐蚀

当低压加热器的管材为铜，低加铜管常因泄漏严重而被迫更换。pH值8.5~8.8时，铜的腐蚀率最低．而碳钢要求pH值不小于9.5。锅炉给水pH值过高，导致了铜管的腐蚀。影响碳钢管束腐蚀的主要因素有：含氧量和给水pH值：当给水中的溶解氧过高或pH值过低，会使高加管子的内壁受到腐蚀，故给水溶解氧的浓度不得超过7pg／L，pH值维持在9.3~9.6之间。

2．2．5超压爆管

引起高加水侧压力过高的因素有：一是对配用定速驱动给水泵的系统，如果只根据正常运行时的给水压力来确定加热器水侧的设计压力，那么启动过程中或低负荷运行时，由于锅炉给水调节门开度较小，给水流量减小，给水泵出口压力增大，可能使管束承受超过设计值的给水压力而发生爆管。

2．2．6材质、工艺不良

管子材质不良，管壁厚薄不均，组装前管子有缺陷，胀口处过胀，管子外侧有拉损伤痕等，在加热器遇到异常工况时，会导致管子大量损坏。换热U型管子管壁过薄，是结构上造成泄漏的根本原因。

3 采取的措施

3.1对损坏、断裂的加热器进汽遮流板进行更换, 并进行加固。

3.2 运行中, 加强北线循环水系统的排气, 以避免加热器顶部换热管过热, 而引起变形泄漏 (可以在水侧进水管路最高点增加带有节流管件的排气管路, 连接至水侧出水母管上) 。

3.3使用水侧旁路门和循环水泵转速调节的方式调节供水温度。

3.4在加热器上增加放汽点, 使加热器内的聚集空气及时排除。

3.5合理设置加热器的管道

在设置加热器的管道时，需要考虑蒸汽入口的流量情况，在蒸汽入口的侧方，安装两个蒸汽抽气口。其目的是方便工作人员了解筒体的结构，保证蒸汽的正常流通速度，而且便于日常的清理和冲洗。为了减少因为蒸汽给筒体带来的阻力，在换热管与筒体之间，需要预留一定的流通面积，以此增强加热器的换热效率。另外，在换热管的位置周围，需要预留防冲板的安装位置，通过防冲板的用途，以保护换热管。为了增强换热器的使用年限，在布管的方式上需要采取合理的方式，通常都采取三段式布管，相对于传统的固定管板式换热器，其结构与性能均由不同，热网加热器与冷凝器较为相似，三段式布管更适合现代加热器的运行方式。

4结束语

电厂热网的加热器工作效率高低，直接与加热器设备的好坏有关，加热器设备的运行问题也直接关系到电厂热网的经济效益。因此，在本文中，对加热器在工作中容易出现的问题进行分析，并给出相应的措施，以此提高加热器的工作效率，在加热器运行流程中，需要保障供热系统的稳定性，满足大部分供热期间用户对热水温度的要求。

【参考文献】

[1]许亮.电厂热网加热器常见问题分析及处理[J].区域治理，2018（19）:1.

[2]李治中.高压加热器运行常见故障及应对措施分析[J].2021（2016-4）:76-76.

[3]刘丹.电厂热工调试常见问题及改进措施[J].经贸实践，2017（18）:1.