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一、回热加热器的型式与应用 回热加热器按传热方式可分为：混合式和表面式 （一）混合式加热器 混合式加热器是蒸汽和水直接接触、混合进行传热的。因此混合式加热器可以将水加热到该加热器蒸汽压力下的饱和温度。除氧器就是一个混合式加热器。 （二）表面式加热器 表面式加热器是通过金属受热面将蒸汽的凝结放热量传给管束内的被加热水，因此存在热阻，一般不能将水加热到该加热器蒸汽压力下的饱和温度。加热器的端差一般指加热器抽汽压力下的饱和温度与加热器出口水温之差。 加热器端差还有上下端差的概念，上端差=汽侧抽汽压力对应的饱和温度-水侧出口温度，下端差=汽侧疏水温度-水侧进口温度。上端差一般3-5℃，下端差一般5-10℃。 端差增大说明加热器传热不良或运行方式不合理。 端差增大的原因很多： 1）高加管束表面结垢； 2）高加汽侧积聚空气； 3）疏水调节装置异常或高加泄漏，导致高加水位高； 4）高加入口三通旁路电动门泄漏； 5）高加水位过高或过低； 6）高加本身设计问题； 7）抽汽压力及抽汽量不稳定； 8）温度测点是否准确。 1、分段式加热器 上图为三种传热形式组合的表面式加热器的汽水温度t与受热面积A的关系 过热蒸汽冷却段 具有过热度高的回热抽汽先引人过热段以降低其过热度，所放出的热量用来加热全部或部分给水，使离开过热段时的出水温度接近于、或等于、甚至超过该抽汽压力下的饱和温度。所以，有内置式过热段的加热器，其出口端差一般为一1～2℃，减小端差提高了系统的热经济性。过热段也可以单独构成一个加热器，称为外置式蒸汽冷却器。 疏水冷却段 疏水冷却段的作用是，降低加热器的进口端差，即使离开该加热器的疏水由饱和水变为过冷水，一方面由于疏水温度的降低，减少了对下一级加热器抽汽量的'排挤'以减少了传热不可逆损失；因而提高了系统的经济性；另一方面疏水温度的降低可以避免或减轻疏水管道的汽蚀，故对运行的安全性也有好处。疏水冷却段可以设置在加热器内部，称内置式，也可以单独设置，称外置式疏水冷却器。 2、表面式加热器的分类 按布置方式可分为立式、卧式 按水侧承压高低分类 低压加热器： 位于凝结水泵和给水泵之间的加热器，因其水侧承受的是压力较低的凝结水泵出口的压力，故称为低压加热器。 高压加热器 位于给水泵和锅炉省煤器之间的加热器，因其水侧承受的是比锅炉过热蒸汽压力还要高的给水泵出口的压力，故称为高压加热器。 卧式加热器优缺点 卧式加热器传热系数高，由于凝结放热形成的水膜较立式的薄些，在凝结工况相同时，其放热系数比立式的高1.7倍。卧式加热器布置疏水冷却段较立式的方便，而且汽轮机房的高度可不必考虑吊出其管束的要求。但卧式加热器在安装、检修吊装管束等部件时，不太方便，占厂房面积也大。因为其热经济性高，被300MW以上大型机组采用。 表面式加热器的特点 金属消耗量多，造价高；高压加热器承受较高的压力和较高的温度，工作可靠性较低；当加热器管束破裂或管束接口渗漏，而同时抽汽管上逆止阀又不严密时，给水可能进入汽轮机，造成汽轮机事故；每台表面式加热器要增设输送加热蒸汽凝结水（称为疏水）的疏水器及疏水管道。但对回热系统而言，泵的数量少，系统较简单，投资少，系统安全性提高，运行、管理维护方便。因此，表面式加热器在电厂中得到普遍采用。 二、表面式加热器的结构 600MW机组卧式高压加热器 给水从端部底下的入口进入加热器，在钢管中依次流过疏水冷却器段、正常加热段、蒸汽冷却器段后，从端部上部流出。 蒸汽从加热器上部靠近给水出口侧流入，首先进入蒸汽冷却器段，在蒸汽冷却器隔板引导下形成多流程交叉流动，以加强换热效果，然后经过正常加热段。 正常加热段加热面积最大，蒸汽相对给水的流动方式为逆流方式。为避免高温蒸汽对加热器壳体放热，在蒸汽冷却器这一段设有遮热板。 上级加热器疏水从加热器上部远离蒸汽入口侧进入，在放热后与本级加热器疏水一同进入疏水冷却器段。同蒸汽在蒸汽冷却器中的流动方式一样，疏水与给水的流动方式也为多流程交叉流动。疏水在疏水冷却器中充分放热后，由疏水出口管流出加热器。 卧式高压加热器的疏水出口管一般布置在靠近端部中心偏下位置处。为防止对加热器管束的冲刷，在蒸汽入口处和上级疏水入口处均设有防冲板。 加热器在制造时一般将外壳直接焊接在一起，使用期间不作解体检修。当高压加热器在运行中出现钢管泄漏时，打开端部人孔盖，进行堵漏。在运行一定期限后，若泄漏管束较多，则直接报废处理。 三、高低加的投停 （一）加热器投停操作原则 新装或检修后的高加安全门，需经校验合格方可投入运行。 加热器投运时，应先投水侧再投汽侧，投入顺序为由低到高，停运时，应先停汽侧再停水侧（投停原则）。低压加热器在凝结水系统注水时应投运水侧，高压加热器在锅炉上水时应投入水侧，完成低压下注水投运。 低加进、出口门开启，当全开后，旁路门关闭直至全关，低加水侧投入。 高加水侧进水、出口门全开后，关闭水侧大旁路门，高加水侧投入。 高、低加水侧停运步骤与投运步骤基本相反。 严禁泄漏的加热器投入运行。 加热器必须在就地水位计、水位开关、水位变送器完好，报警信号及保护装置动作正常的情况下才允许投入运行。 低压加热器在机组冲转时随机滑启，高加投入也采用随机启动方式（中压缸启动，机组冲转投入热暖机时和切缸后低负荷时段提前投入高加汽侧暖体；高压缸启动，机组冲转时随机滑启）。投高加时应遵循从低压到高压的原则，停时相反。 加热器投停过程中应严格控制低加出水温度变化率≤3℃/min，高加出水温度变化率≤1.83℃/min。 （二） 机组启动过程中高加的正常投入 检查高压加热器抽汽电动门，抽汽逆止门，正常疏水门，危急疏水门完好，加热器所有仪表完好投入，水位计投入，有关电源及控制器投入正常。 按高加投入检查卡恢复系统完毕，确认各阀门位置正确。 开启高加注水门，以规定的温升率向高加注水，加热器水侧放气阀见水后关闭，注水结束后关闭注水门。 关闭高加疏水门检查高加水位计无水位指示，确认高加水侧无泄漏。 缓慢开启高加出口电动门。 开启高加入口三通大旁路门，投入高加水侧。 检查将三台高加正常疏水和事故疏水阀关闭。 检查开启#3高加的抽汽逆止门，开启#3高加抽汽管道疏水门，缓慢开启三段抽汽电动门对抽汽管道暖管，暖管结束后关闭旁路门。 开启#3高加启动排气阀,当排气口有汽排出时关闭启动排汽门，注意机组真空的变化。 开启#3高加连续排气阀。 缓慢开启#3高加进汽电动门，调节疏水阀保证高加水位正常。 控制高加出水温度变化率≤1.83℃/min,注意监视抽汽管道的温升速度≤1℃/min 逐渐全开#3高加的抽汽电动门，将#3高加事故疏水调节阀投入“自动”，维持高加水位正常。 注意检查抽汽管道疏水阀应关闭，高加水位在正常范围内，除氧器温度、压力正常。 按抽汽压力由低到高的顺序,依次投入#2、#1高加,当#3高加抽汽压力达到一定值后,疏水倒至除氧器。 调整水位在正常范围内,并投入高加保护。 （三） 运行中高加投入要点、注意事项 检修工作结束，关闭#3高加顶部两侧的启动排气门； 检查并靠严#3高加入口管道放水一、二次门（6.9米）； 检查并靠严#3高加入口放水一、二次门（13.7米）； 开启#3高加出口管道放气一、二次门及0米无压疏水总门； 开启#1、2高加出口管道放气一、二次门（若有持续水流，可暂时关闭，待#3高加出口管道放气完毕后再依次开启)； 稍开高加入口三通阀旁路门，高加开始注水（若高加发生振动应适当关小旁路门，整个注水过程就地要实时监控），注意控制高加出入口温升不大于1.8℃/min(通过控制旁路门开度严格控制低于2℃/min）； 观察#3高加出口出放气管道有持续水流时，关闭出口放气一、二次门； 检查高加出口管道放气，判断为持续水流时，可适当节流保留1-2圈开度，待#2高加注水完毕后关闭。 开启#2高加出口管道放气一、二次门，观察有持续水流（5分钟）后，可判断为注水完毕将其关闭； 开启#1高加出口管道放气一、二次门，在保证疏水口不往外溢水的情况下，保持开度，以进行高加水侧加热升温； 待#1高加出入口温度达到或接近给水温度时，关闭#1高加出口管道放气一、二次门，缓慢全开高加入口三通阀旁路门和高加出口电动门旁路门进行升压； 待高加内部压力等于给水压力后，开启高加出口电动门，就地确认行程； 关闭高加入口三通阀旁路门，关闭高加出口电动门旁路门； 开启高加入口三通阀，高加水侧投入（注意汽包水位变化，最好入口三通阀开启过程中热工操作停两次，以缓解水位波动变化）； 高加水侧投入正常后观察#3高加水位变化，4小时无异常，可开启#3高加危急疏水调门前手动门； 开启#3高加至除氧器正常疏水调门前手动门，逐渐投入#3高加汽侧(注意控制高加出入口温升不大于1.8℃/min)，疏水倒至危急疏水； 开启#2高加正常疏水调门前手动门，逐渐投入#2高加汽侧(注意控制高加出入口温升不大于1.8℃/min)，疏水倒至危急疏水； 开启#1高加正常疏水调门前手动门，逐渐投入#1高加汽侧(注意控制高加出入口温升不大于1.8℃/min)，疏水倒至危急疏水； 高加汽侧投入均投入正常后，将疏水倒为正常方式。 四、高加的泄漏问题 （一）高加泄漏的现象 轻微泄漏：水位较正常升高或疏水调阀自动开大。 严重泄漏： 远方、就地高加水位升高； 正常疏水调节阀开大直至全开，危急疏水调节阀开启； 给水泵转速增加，给水流量增大，两台给水泵流量之和与给水流量不匹配； 给水温度降低（#1高加出口水温下降）； 就地高加处有明显的泄漏声音。 （二）高加泄漏的处理（以600MW机组为例） 根据现象准确判断高加泄漏，汇报值长，高加泄漏，准备手动解列高加。（高加泄漏无论情况如何，应及时停止运行，进行检修） 立即降低机组负荷至540MW，防止高加解列时负荷超限。 按照压力由高到低顺序依次关闭一、二、三级抽汽电动阀，抽汽逆止阀。检查各段抽汽逆止门前、电动门后疏水气动门开启，否则手动打开。 高加解列时维持负荷不超限，系统不超压，炉侧注意管壁温度不超过规定值。 汽侧隔离后，关闭高加进口三通阀，确认高加水侧走旁路正常后，关闭高加出口门，注意给水压力、流量变化。 检查泄漏高加水位开始下降。 高加解列后，密切注意蒸汽温度变化，合理调整过、再热器减温水，严防过、再热汽超温。 检查锅炉炉膛负压、氧量、主汽压力等参数正常；检查汽机本体参数、凝汽器、除氧器水位，汽包水位，真空等参数正常。 （三）高加泄漏的危害 高加泄漏会导致其泄漏管周围正常的管束受到高压水的冲刷、冲击而导致破坏泄漏，受损管束数量增加，从而加剧泄漏程度； 高加泄漏时随着水位的急剧增高，若不及时采取保护措施，待水位淹没抽汽管的进口，蒸汽带水将返回到蒸汽管道甚至进入汽缸从而造成汽轮机水冲击事故； 高加泄漏导致解列时，随着给水温度的降低，为保持负荷不变需增加燃煤量及风机的出力，从而造成炉膛过热，汽温升高，煤耗增加，机组热耗率增加进而引起厂用电量的增加； 高加泄漏导致解列时，会引起汽轮机末几级蒸汽流量的增加从而加剧叶片的腐蚀，还会使锅炉壁温度超过极限值，抽汽口各级叶片轴向推力增加，此时为保证机组的安全，就必须降低或限制汽轮机的功率，若高加泄漏时间过长，则会严重影响高加的投入率及电厂的发电量。 （四）高加轻微泄漏的判断方法 机组停运后和启动前，给水高加系统充水或给水泵运行情况下，关闭高加危急疏水，观察高加水位有无变化，判断高加是否存在泄漏，启动前温度低注水情况，更易观察，我厂通过此种方法分别在#1、2机大修启动前准确判断出#3高加轻微泄漏。 有一种情况需注意，启动前汽轮机已抽真空，当除氧器温度加热至80℃以上时，由于#3高加正常疏水调阀后逆止门不严密，导致#3高加水位上升，有可能造成高加泄漏的误判，此时可以关闭#3高加正常疏水手动门，再进行观察确认。 （五）防止高加泄漏的措施 选型时采用强度高（抗应力、振动）、耐腐蚀材料； 高压加热器随机启停，温度变化率符合规程要求； 运行中停投时，严格按规程要求先投水侧，后投汽侧（府谷电厂#5低加解列水位波动大解列，投入时，操作错误，先投汽侧，虽只部分开启进汽门，及时发现，仍出现了#5低加人孔法兰漏水现象） 水位保持稳定，防止由于水位低出现汽水两相流，导致本加热器疏水冷却段和下一级疏水凝结段冲刷； 定期抄录高加各负荷参数，并进行分析，做到异常早发现不扩大； 保证给水质量，防止腐蚀，有铜系统pH值不大于9，无铜系统pH值9-9.5。 （六）高加泄露案例分析 某电厂#3高加自投产以来多次发生泄漏事故，分析： #3高加工作状态恶劣，三抽温度475℃，出、入口给水温度220℃、190℃，温差大热应力大。 腐蚀：#3高加给水温度在190—220℃之间，低负荷还会更低，此温度下难以形成稳定的磁性氧化铁保护膜，腐蚀问题相对严重（230℃以上的高温下四氧化三铁可被氧化成三氧化二铁形成致密磁性保护膜，#3高加内部曾铁红色，#2和#1高加内部黑色） 排气不充分，排气阀未全开（入除氧器前有节流孔）u高加水位偏低，造成管束振动、冲刷（主要原因） 启停时，温度变化控制不当，温差大，应力大（随机启停，按规程要求控制温升率） 泄露后停用维修没有对泄漏管周围管束进行堵管，只是漏一根堵一根。（泄露管束使周围管束减薄，应同时封堵） 高加泄漏：管子本身破裂、穿孔造成泄漏（漏量大，且发生次数多）；管子与管板连接处泄漏（制造、安装原因，漏量少，发生次数也少） 某厂#1机#3高加管束泄漏照片如下： #1机#3高加疏水包壳泄露照片 #2机#3高加疏水包壳左侧与右侧焊缝开裂情况图片 来源：汽机学习笔记 |
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