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高壓加熱器

高壓加熱器，是利用汽輪機(jī)的部分抽氣對給水進(jìn)行加熱的裝置。作為一種熱量轉(zhuǎn)換裝置，主要應(yīng)用于大型火電機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)，其傳熱性能的優(yōu)劣直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)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。

中文名

高壓加熱器

外文名

High pressure heater

組成

殼體和管系

作用

汽輪機(jī)的部分抽氣對給水進(jìn)行加熱

學(xué)科

電力工程

領(lǐng)域

能源

簡介

高壓換熱器作為一種熱量轉(zhuǎn)換裝置，主要應(yīng)用于大型火電機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)，其傳熱性能的優(yōu)劣直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)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(zhì)熱量傳遞能力的物理量，具有表征熱量傳遞效率的物理意義，可為高壓加熱器高效運(yùn)行提供指導(dǎo)。

高壓加熱器組成

該裝置由殼體和管系兩大部分組成，在殼體內(nèi)腔上部設(shè)置蒸汽凝結(jié)段，下部設(shè)置疏水冷卻段，進(jìn)、出水管***設(shè)置給水進(jìn)口和給水出口。當(dāng)過熱蒸汽由進(jìn)口進(jìn)入殼體后即可將上部主螺管內(nèi)的給水加熱，蒸汽凝結(jié)為水后，凝結(jié)的熱水又可將下部疏冷螺管內(nèi)的部分給水加熱，被利用后的凝結(jié)水經(jīng)疏水出口流出體外。本裝置具有能耗低，結(jié)構(gòu)緊湊，占用面積少，耗用材料省等***優(yōu)點(diǎn)，并能夠較嚴(yán)格控制疏水水位，疏水流速和縮小疏水端差。

高壓加熱器泄漏的原因

1.啟動時產(chǎn)生的熱應(yīng)力過大

高壓加熱器位于給水泵和省煤器之間，當(dāng)高壓加熱器投運(yùn)時，高壓加熱器處于室溫狀態(tài)，而給水泵供水溫度高。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(yīng)力過大，導(dǎo)致加熱器水室管板泄漏，鋼管與管板焊縫泄漏。由于機(jī)組啟停頻繁，啟停時高壓加熱器的溫度變化率超出允許值，使管束與管板膨脹不均，從而產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力，在這種應(yīng)力的反復(fù)作用下，管束受到損傷和破壞。

2.啟動時高壓加熱器振動

高壓加熱器啟動時處于0.1MPa的大氣壓力之下，而給水泵供水壓力在21.4-24.5MPa之間，給水電動門開啟時間較短，當(dāng)大量高溫高壓給水涌入高壓加熱器水側(cè)時，空氣不能及時排走，使高壓加熱器受水錘沖擊，而產(chǎn)生振動，加劇了對高壓加熱器的損傷和破壞。另外，高溫高壓的蒸汽在管外流動時，對管束產(chǎn)生橫向和縱向沖刷，產(chǎn)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(xiàn)象非常普遍。

3.高壓加熱器疏水水位不穩(wěn)定

高壓加熱器運(yùn)行時，其疏水水位熱工測量信號與實(shí)際水位不一致，實(shí)際水位在要求范圍內(nèi)，而熱工測量信號卻反映偏高或偏低。當(dāng)反映偏高時，事故疏水電動門開啟，導(dǎo)致高壓加熱器低水位或無水位運(yùn)行;當(dāng)反映偏低時，事故疏水電動門關(guān)閉，疏水水位升高，致使高水位保護(hù)動作，事故疏水電動門自動開啟。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(yīng)有的沖刷、振動和管板過熱，加速管束損壞。另外由于高壓加熱器危急疏水電動門關(guān)閉不嚴(yán)造成內(nèi)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(nèi)部的管束緊密而有序的排列在一起，由于水側(cè)壓力(21.4-24.5 MPa)高于汽側(cè)壓力(4.8 MPa)，當(dāng)管子損壞斷裂時，高溫高壓水柱連續(xù)沖刷周圍管子，形成大面積泄漏。另外高壓加熱器內(nèi)部的管束處于自由狀態(tài)，當(dāng)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(zhì)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，那么在蒸汽段內(nèi)就會出現(xiàn)侵蝕損壞。蒸汽冷卻段出口處附近的管束有更多的機(jī)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(fā)生在管束的給水入口端約200~的范圍內(nèi)。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并帶走，在這種連續(xù)不斷的過程中，金屬材料不斷損失，***終導(dǎo)致管子破損，有時損壞面可擴(kuò)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(diǎn)蝕，金屬晶間腐蝕，選擇性浸析或分離，侵蝕腐蝕，應(yīng)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(shè)計給水壓力發(fā)生爆管，此情況多發(fā)生高壓加熱器啟停時。

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(cè)流體擾動力的作用下會產(chǎn)生振動。當(dāng)激振力的頻率與管束的固有頻率或其倍數(shù)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(yīng)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(fā)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(jī)檢修時，由于檢修人員技術(shù)、職業(yè)道德等多方因素，進(jìn)行高壓加熱器查漏時不***，對于管口與管板脹口處細(xì)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(yán)重，雖然沒有泄漏，但抵御熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的能力已經(jīng)很低。在高壓加熱器啟動時，斷裂管子周圍相鄰的管子承受壓力和溫度驟升時，形成泄漏隱患。鄒縣電廠多次發(fā)生高壓加熱器檢修后在投運(yùn)過程中大面積的泄漏，就是這一因素造成的。

高壓加熱器查漏

1.高壓運(yùn)行中查漏

判斷高壓加熱器投運(yùn)中管束是否有泄漏現(xiàn)象，當(dāng)壓力信號或閥桿指示器表示閥門是微啟著，或者比該負(fù)荷條件下的通常開啟度大，并且負(fù)荷是穩(wěn)定的，這表明疏水流出流量比高壓加熱器負(fù)荷要大，多出的疏水量必定源于管子泄漏。同時根據(jù)高壓加熱器性能參數(shù)的變化進(jìn)一步判斷高壓加熱器是否泄漏。

2.高壓加熱器啟動前查漏

關(guān)閉汽側(cè)疏水門及危急疏水電動門，開啟電泵，向高壓加熱器水側(cè)供水，觀察汽側(cè)玻璃管水位計。當(dāng)汽側(cè)水位上升，上升的水量必定來源于管束泄漏。

3.檢修中查漏

關(guān)閉危急疏水電動門、蒸汽進(jìn)口門、汽側(cè)疏水門、高壓加熱器上一級疏水前后截門、本級至下一級疏水前后截門，完全隔離高壓加熱器汽側(cè)，通過高壓加熱器汽側(cè)打旁門注入壓縮空氣，在高壓加熱器水室內(nèi)用臘燭正對管板上的每個管口進(jìn)行查漏。當(dāng)臘燭火焰有被風(fēng)吹的現(xiàn)象或熄滅時，則此管子已泄漏;如果泄漏管子吹出的風(fēng)壓接近或等于壓縮空氣壓力，那么則此管子已斷裂。