关键词：高压加热器；隔板改造；给水温度；经济效益
神华准能矸石发电公司3号机组3台高压加热器（以下简称“高加＂）投产以来，经过多年的运行，高加已逐老化，在以往大小修解体高加检查时都会发现高加水室内部分程隔板遭到不同程度冲刷损坏，多次造成高加泄漏，3台高加堵管率分别为1.4%、6.8%、5.2%，运行状况极不可靠，在实际运行中出现高加给水温升偏低、给水温度达不到设计值，致使热经济性能降低，严重影响了机组的安全经济运行。高加解列后给水温度由274℃左右降低为180℃，从而主蒸汽压力下降。为使锅炉能够满足机组负荷的要求，必须相应增加燃煤量，增加风机出力，从而造成炉膛过热，气温升高，更重要的是标准煤耗约增加12g／kW?h），机组热耗相应增加5％，厂用电率增加约0.5％。为了保障高加的正常运行，提高高加的温升效果，使给水温度达到额定值，保证机组的经济高效运行。
神华准能矸石发电公司把提高给水温度作为创新工作室课题，并利用3号机组检修的机会，对3号机组给水温升不足问题进行了认真仔细的研究分折，制定出更换高加水室隔板提高温升的改造办法，并加以运用实施，以达到提高3号机组给水温度的目的。
1 高压加热器工作原理及现状
1.1高压加热器工作原理
高压加热器由过热蒸汽冷却段、凝结段和疏水冷却段组成。过热蒸汽冷却段是利用从汽轮机抽出的过热蒸汽的一部分显热来提高给水温度，位于给水出口流程侧，并有包壳板密闭。过热蒸汽在一组隔板的导向下以适当的线速度和质量速度均匀的流过管子，并使蒸汽留有足够的过热度以保证蒸汽离开该段时呈干燥状态，这样，当蒸汽离开该段进入凝结段时，可防止湿蒸汽冲蚀和水蚀的损害。凝结段是利用蒸汽冷凝时的潜热加热给水，一组隔板使蒸汽沿着加热器长度方向均匀的分布，起支撑传热管作用。进入该段的蒸汽，直至由饱和蒸汽冷凝成饱和的凝结水，并汇集在加热器的底部，收聚非凝结气体的排气管必须置于管束最低压力处以及壳体内容易聚非冷凝气体处。非冷凝气体的集聚影响了有效传热，因而降低了效率并造成腐蚀。疏水冷却段是把离开凝结段的疏水的热量传给进入加热器的给水，而使疏水温度降至饱和温度以下。疏水冷却段位于给水进口流程侧，并有包壳板密闭。疏水温度降低后，当流向下一个压力较低的加热器时，减弱了在管道内发生汽化的趋势。包壳板在内部与加热器壳侧的总体部分隔开，从端板和吸入口或进口端保持一定的疏水水位，使该段密闭。疏水进入该段，由一组隔板引导流动，从疏水出口管输出。
1.2高压加热器现状
高压加热器水室隔板采用隔板板框厚度为20mm，材质为Q235碳素结构钢。水室隔板分块组合而成，用螺栓固定，这种材质的屈服值较低，并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小，由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途广泛。但是，随着机组运行时间增加，经高温高压的给水冲刷，高加隔板已经变形、损坏，丝松动，隔板脱落，使给水不通过高加加热，直接由进水室进入出水室，造成给水路，漏流增加，水流对螺母冲涮严重，产生变形，导致密封不严，内漏严重，严重影响高压加热器的换热效果，造成给水温升不足，给水温度降低，增加供电煤耗，严重影响经济运行。这是影响机组高加热经济性能的主要原因。
2 原因分析
2.1 高加水室分程隔板材料成分分析
出口水室传热管为不锈钢，Cr含量较高，其他材料均不含Cr．穿孔部位基体材料和焊缝均为碳钢，耐流动加速蚀（FAC）和冲蚀能力较不锈钢差；穿孔部位表面呈黑色，而流动加速腐蚀造成的表面形貌表现为黑色的Fe3O4滴膜，这基本一致；仔细观察发现，失效部位表面布满小坑。整体橘皮状，这是流动加速属蚀的典型形貌。
穿孔周围存在少许黄色锈斑，分布不均匀，应为检修时打开高加人孔后置于大气环境中所形成的表层浮锈；穿孔直径从出口水室到入口水室逐浙缩小，说明穿孔开始于出口水室侧。
2.2高加水室分程隔板受溶氧腐蚀
随着机组长时间运行，溶氧会有超标，实际氧含量有高于控制值，在这种状况下形成Fe2O3等高价铁的氧化物，铁的氧化物主要以Fe3O4形式存在，Fe3O4为黑色形貌，实际失效部位也表现为黑色形貌，pH值低于控制范围，水质为弱酸性，所以介质对材料有腐蚀性；SG电导率有时超标，说明介质中含有离子，可能发生电化学腐蚀。
2.3流体力学冲刷分析
通过对水室的流体力学计算模拟，得出焊瘤对出口水室流场的影响，从传热管到出口管路纵向中截面的流场速度云图中可以看出，流体介质从传热管进入出口水室，由于流动空间变大，流速自然降纸，并在一些地方出现滞流区．进入出口管道后，流速开始变大。
2.4 设计陷造、制造工艺不良
从设计、制造工艺角度分析，由于制造工艺不良或高压加热器老化等因数，致使高压加热器内部蒸汽或水室发生局部短路。
3.改造方案
针对隔板泄漏这一现象，结合实际情况，神华准能矸石发电公司决定利用3号机检修期间对高加隔板进行改造，将原1、2、3号高加水室隔板拆掉，更换隔板板框厚度为42mm水室隔板，材质为Q345R低合金钢（低合金高强度钢）。水室隔板采用整板制成，为减少水流对螺母的冲刷，采用在分程隔板上自攻丝的结构进行对隔板固定，它的强度较高、塑性韧性良好、为热轧或正火。它具有良好的综合力学性能和工艺性能。因此，我们采用这种水室隔板减少泄露点，增强隔板强度，使其可以承受更大的冲击能力。大大增强了高加水室隔板的耐冲刷性能，使高加水室隔板不致在短时间内被冲蚀损坏，给水不漏流，从而达到提高给水温升的目的。3号机检修投运后，高加运行良好，解决了高加给水温升偏低的难题，大大提高了机组的经济性。机组检修时，对3号机组高加水室隔板进行检查，发现水室隔板完好，螺栓无损伤，证明本次分程隔板改造取得了成功。
4 高加分程隔板改造的结果
4.1高加设计参数
表一：高压加热器设计参数
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4.2分程隔板改造前后各主要参数对照表
表一：额定负荷高加出口水温
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通过对3台高加给水温度、给水温升分析，给水温度、给水温升有明显的提升，高压加热器经过分程隔板改造后，给水温度升高15℃（由表一得出）；给水温升有很大的提高，几乎接近设计值，说明高加水室隔板泄漏是影响给水温度的主要原因，但是经过多年的运行结垢、堵管等因素影响，已经很大程度上解决了给水温升不足的问题，因此，我们需要进一步分析、排查、解决，使给水温度、给水温升、达到设计值，降低煤耗，提高机组的效率。
5高加分程隔板改造的经济效益
表一：额定负荷高加出口水温
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由表一可以看出：#3机组#1、#2、#3高压加热器分程隔板改造以后，给水温度（#1高压加热器出水温度）升高15℃，根据《300MW火电机组节能对标指导手册》标准，影响供电煤耗约1.7g/kw.h。按机组可利用小时数6000h计算，可节约标准煤为：330000×6000×1.7=3366(t)
按标准煤单价450元/吨计算，可节约供电成本为：
3366×450=1514700（元）=151.47万元
6.高加分程隔板改造总结
神华准能矸石发电公司3号机组3台高加分程水室改造是成功的，可以作为同类机组高加改造的参考依据。
通过机组启动后验证，高压加热器的换热效率得到保障，也使
整机循环热效率得到了很大的提高，同时确保了机组正常运行，消除
了高加长期存在的间题，高加的可靠性得到了保障，达到了预期的改
造效果，还提高了大家对问题的分析能力与解决能力，并为今后的工作提供了巨大的参考价值。
7.结束语
引起给水温升不足的原因较多，高加水室分程隔板泄漏是运行给水温度的主要原因，对机组经济性和安全性的影响很大，因此结合高压加热器的具体运行情况进行分析。我们所采取的措施主要是进行高加水室分程隔板改造，通过高加水室分程隔板以后，给水温度升高了近15℃，高加水室分程隔板改造一项每年可节约标准煤3366t,可节约供电成本151.47万元，节能效果显著。下一步继续对#4机组高加水室分程隔板进行检查改造，使给水温度达到合理范围内，必将大大提高机组的安全经济运行水平。同时找出其它因素影响给水温升不足的原因，然后制定有效的对策，找到高加最佳的运行方式。建议在机组检修时进行逐个排查和解决，最终使给水温度达到或接近于设计值，提高机组运行的经济性和安全性。
因此，提高给水温度是企业节能降耗的一项重要指标，通过高加水室分程隔板改造方法的提出，为提高给水温度提供了一种方法，能给电力行业提供一种新借鉴。
参考文献：
[1] 田勇.300MW火电机组节能对标指导手册[M]，中国电力出版社.2008
[2]李青，刘学冰，张兴营，何国亮.火电厂节能减排手册 节能监督部分.北京：中国电力出版社，2014.
作者简介
刘建（1983-），男，本科，工程师/技师，主要从事火力发电厂机组汽轮机节能降耗工作。
论文作者:刘建
论文发表刊物:《中国电业》2019年9月18期
论文发表时间:2020/1/14
标签：隔板论文; 加热器论文; 机组论文; 温度论文; 高压论文; 疏水论文; 加水论文; 《中国电业》2019年9月18期论文;