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摘要：高压加热器（高加）是给水回热系统的重要设备，其性能和运行的可靠性将直接影响机组的经济性和安全性.结合高加的结构和系统布置，对高加在不同工况下的启停操作进行了分析，并提出了优化措施。

关键词： 高加; 启停操作; 优化

某厂两台600MW机组配套的高压加热汽系东方锅炉厂生产的全容量、单列、卧式、管板-U型式，其给水系统为大旁路，即三台高加共用一个旁路。三台加热器内均设置过热蒸汽冷却段、蒸汽凝结段和疏水冷却段。每台加热器由水室、管系和外壳组成，管系中的管板与水室、壳体焊制而成。

#1、#2、#3高加的汽源分别抽自高压缸第五级后、高压缸排气和中压缸第三级后，疏水系统采用逐级自流方式至除氧器，三台高压加热器均有事故疏水管道。

一、高加内部分区

1、过热蒸汽冷却段

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；它位于给水出口流程侧，并有包壳板密闭。采用过热蒸汽冷却段可提高离开加热器的给水温度，使其接近或略超过该抽汽压力下的饱和温度。

过热蒸汽在一组隔板的引导下，以适当的速度均匀流过管子，并使蒸汽保留有足够的过热度，以保证蒸汽离开该段时呈干燥状态。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。

2、凝结冷却段

凝结段是利用蒸汽冷凝时潜热加热水。进入该段的蒸汽，根据气（汽）体冷却原理，自动平衡，直至由饱和蒸汽冷凝成饱和水，并汇集在加热器的尾部或最低部，然后流向疏水冷却段。

位于壳体上的排气管，可以排除非凝结气体。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容易积聚非凝结气体处。非凝结气体的聚集回影响传热效果，降低高加效率并造成管束腐蚀。

3、疏水冷却段

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，将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，当流向下以个压力较低的加热器是，减弱了在疏水管道中发生汽化的可能。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，从疏水出口管流出。

二、高加部件

1、壳体

壳体由钢板焊接而成，壳体和水室通过焊接连接在一起。为便于壳体的拆移，安装了吊耳及壳体滚轮使加热器在运行时可以自由膨胀。

2、水室组件

水室组件由半球形封头、圆柱形筒身和管板组成，管板上钻有小孔，以便于插入U形管，水室组件还包括给水进口连接管、出口连接管、排气管、安全阀、化学清洗接头和引导水流流向的隔板，以及带密封垫的人孔盖、人孔座。

3、隔板和支撑板

钢制隔板沿着加热器长度方向布置。这些隔板支撑着管束并引导蒸汽沿着管束按90度折向流过管子。隔板借助拉杆和定距管固定。

4、防冲板

在加热器内装有不锈钢防冲板，可使壳侧液体和蒸汽不直接冲击管束，避免管子受冲蚀。防冲板都布置在壳体各进口处。

三、高加的启停操作和运行监督

合理的运行操作是提高高加运行可靠性很重要的一环。由于运行人员对具有内置式过热蒸汽冷却段和内置式疏水冷却段的U形管高加的构造特点及运行要求了解不够，使得高加运行工况经常偏离设计条件，在高加的某些部位形成极为恶劣的运行环境，极大地影响了高加的使用寿命。

高加管系泄露的原因有许多是由于对高加的温度变化率（温变率），没有达到制造厂要求的限额。高加内部传热管数量多，管壁薄，管板很厚。所以在结构上，管板与管子连接处先天性地是个薄弱环节。

高加没有转动部件，在发电厂内一般不易引起注意。但实际上，高加的工作条件很恶劣、很苛刻。高加承受着给水泵的出口压力，比锅炉汽包承受的压力还要高，是发电厂内承压最高的容器。高加承受过热蒸汽和给水间的温差。其中又以管板式高加的管子与管板连接处的工作条件最为恶劣。在高加投运和停运过程中，如果操作不当，管子与管板结合面受到很大的温度冲击，会产生很大的热应力叠加在机械应力上，当这种应力过大或者多次交变，就会损坏这个结合面，或使原有缺陷扩大，造成管子端口漏泄。

为此，各制造厂对给水温度的变化率均有规定的限额。

高加的温度变化只有在起、停和汽机变工况时才能发生，而缓慢的变工况不会使给水温度变化率超过限额。所以讨论温度变化率的控制问题，就是探讨高加的启停方式和急剧变工况时的处理问题。

根据目前发电厂高加仪表配置情况，通常以出口给水温度代表高加的温度，因而一般也用给水出口温度来考核温变率。

值得注意的是，在高加起、停过程中，温度的变化往往是不均匀的。为了防止热应力的影响，应该保证在整个起、停过程中任何时刻温度变化率均不超过规定值。因此在计算温度变化率时，不能只算整个过程的平均温度变化率，而要考核温度变化最快的那一小段时间的温度变化率。

四、主机启停时高加随主机滑起滑停

高加随主机滑起，就是在主机转子冲转前，即向高加注给水检漏，检漏合格后，将给水通入高加，随给水温度的升高而使高加升温。主机冲转前，高加进气门、抽气管路上的逐级疏水阀、高加汽侧排空气门等也都是打开的。随着主机的升速，进入高加的抽汽压力、抽汽流量及抽汽温度逐渐上升，高加的温度也逐渐上升。

有的发电厂高加不像上述随主机滑起，而是在主机并网后，或主机负荷达20-30MW，才投运高加。这样不如完全随主机滑起好，但比在主机高负荷时才投高加要好得多。在高加的启停过程中，要注意抽汽对主机胀差、上下缸温差的影响。

高加随主机滑停，就是在主机停运时，使高加的温度随主机的负荷下降，抽汽和给水温度逐渐下降而下降。由于主机负荷下降，各个高加之间的汽压差减少，疏水可能流动不畅，引起高加水位升高。为了防止这种情况，高加的疏水旁路阀应先打开。主机停止转动时，高加也相应停运。关闭抽汽门后，关闭高加水侧联成阀及各进出口阀门，打开水侧排水阀。

有的发电厂在主机负荷降到30MW时，即停止高加的进汽。这些方式不如完全随主机滑停好。在停止高加的进汽时，要控制进汽门的关闭速度，使高加出水温度的下降速度不大于限额。

高加随主机滑起滑停，必须注意主机负荷低，疏水进不到除氧器，应当将疏水引入疏水扩容器。

五、主机运行中高加的启停

主机运行中，高加的启停操作，要使温变率合格，只有一个字，即“慢”。

主机运行中，因高加或其系统有故障而需要停用高加时，如果突然全关高加的进气门而且继续向高加通给水，则高加的温降率会严重超过其限额。这时高加给水出口侧的管子管板连接处要经受相当于高加给水温升值的温度冲击，而且处于管子受冷收缩的不利状态，很容易引起管子管板连接处的损坏。所以在主机运行中，需要停高加时，要保护高加的进汽门和进水门同时关闭。为此，要改进高加的保护，使其在动作时，不但关闭进汽门，还同时联动切换给水联成阀，使给水旁路去锅炉，并使高加自然冷却。高加的进汽和进水门同时关闭后，为了防止进气门不严时，蒸汽漏人高加，使高加内存的给水受热而定容升压，应当将高加水侧的排空阀门打开，或将高加的放水阀打开。

高加检修后，主机在运行中，要投运高加时，为了不使高加的温升率超过其限额，需要用蒸汽对高加进行“预暖”。

主机在运行中投运高加，主要的是要控制进汽门的开启速度。主机在运行中，停运高加，主要的也是要控制进气门的关闭速度。

不论电动或手动，在主机运行中起、停高加时，对进汽门开启或关的操作，都宜用分段间隙操作法。即不是连续开启或关闭，不是一次完成进汽门的全开或全关，而是分成7-10段，即7-10次，每次稍开或稍关，各次之间要间隔几分钟或更长时间。究竟分几段几次，各次之间要间隔多长时间；要根据现场试验确定，使其温变率合格。

某发电厂在起动高加时，分为七次操作，才全开高加进汽门，而且以高加汽侧压力来控制进汽门开启的开度的做法，可供参考。

在主机运行中要停运高加，若水侧、汽侧不是同时停运，要使温降率合格，在操作上比较困难；若水侧、汽侧同时停用，一般不会发生温降率超过限额的情况，因为停运后是靠自然冷却的。

投运过程中，会出现下级高加汽侧压力比上级高的情况，造成上级高加疏水不畅，这时采用紧急疏水间断排放即可。

六、主机故障停机时高加的停运

主机出现故障需要立即停运高加，或主机甩负荷需要立即停运高加，或者主机故障高加进气门突然全关，这些情况与主机运行中停运高加相似。为了控制好高加的温降率，也应该在关闭高加进汽门的同时，尽快关闭高加的进水门，快速切断高加给水侧通流，使给水走旁路去锅炉。

在自动保护装置上，在高加的进汽门、抽汽逆止门关闭时，要联动高加给水联成阀，使高加进水门关闭，给水经旁路去锅炉。

高加进汽阀、进水侧的阀门关闭后，可使高加自然冷却。为了防止因进汽门内漏使高加内存的水受热而定容升压，应将高加水侧的排气阀或放气阀打开。

主机事故后，恢复运行投入高加时，高加应随主机滑起。、

七、高低加在冷态启动中的投运注意事项

（1）高低加启动时应随机投运。

（2）对于每个高低加随机投运是指“有汽即开”，当抽汽有汽时就开启抽汽电动门，随着抽汽压力温度上涨加热器得到缓慢预暖，自然投运，随机投运加热器不仅有利于加热器预暖，而且由于进入汽机蒸汽增多有利于暖机。

（3）高低加投运时疏水逐级自流，通过低级加热器事故疏水走凝汽器。通过这种方式投运有利于加热器水位的建立。

（4）并网后，随机投运1#、2#、3#高加时抽汽电动门节流；5#、6#低加抽汽全部开启。

（5）加热器疏水品质合格后回收。化学通知疏水品质合格后方可回收，高加回收除氧器。

（6）3#高加抽汽压力大于除氧器压力加静压高疏水方可上除氧器。

（7）3#高加疏水回收时，应逐渐手动开启正常疏水调门，监视3#高加事故疏水阀逐渐关闭，观察正常疏水门自动偏差为零时投入自动。（必须清楚3#高加的水位控制值，避免事故疏水门全关后，水位依然很高，此时投入正常疏水调节阀自动，水位摆动浮动很大；观察水位到达正常水位后，将正常疏水门投入自动。）

（8）高加投运前应检查事故疏水阀关闭严密，以利于水位建立。

（9）由于机组并网后，随着机组负荷的升高，高中压缸进汽量增长较大，抽气量快速增加。是否继续加快高加抽气门的开度节奏，需要等待各高加水位已经建立。

（10）高加随机投运时，疏水管如果发生振动，说明水位低大量蒸汽进入疏水管，应立即关闭抽汽门和疏水门降低疏水管路流体流动，不振动后，再次投入。

（11）高加抽汽电动门故障，联系仪控处理时一定注意抽汽电动门直开，最好手动摇开部分先预暖高加，防止大量蒸汽进入未预暖好的高加引起高加振动和冲刷疏水段管子。

（12）整个高加投运过程中，禁止将高加水位跳水侧保护退出。

（13）高低加在投运过程中水侧因保护切除后，应迅速检查关闭抽汽电动门。

八、运行参数分析

在经常监视加热器的给水端差的条件下，如果在蒸汽参数及进水温度正常的情况下，发现给水端差增加的同时伴随着给水水温的上升值（给水出口温度与给水入口温度之差），如果压力差减少，则说明在加热器内部，进水侧与出水侧之间短路，有泄漏，必须尽快设法修理、堵补。

如果发现端差增加，并伴随着给水侧压力差的增加，则说明可能有外物进入加热器内部，如焊渣、焊条、工具、垫片、破布、杂物等堵塞了部分水路。这时应该进行彻底的检查和清理；如果不及时清理，可能导致加热器管子的断裂。

在有内置式疏水冷却段的加热器运行中，如果发现疏水端差明显增加，疏水出口温度又上升，而且疏水压力增大，则说明疏水冷却段的包覆板泄漏，或疏水水位过低，或无水位运行，有蒸汽进入疏水冷却段去了。这时需要调整疏水水位或对加热器进行检修。

参考文献：

[1]李延群，冯兴隆.大容量机组高压加热器故障原因分析及对策[J].热力发电， 2003， 32（6）：4.

[2]宋金锐.300MW 机组高压加热器运行分析[J].电力工程技术创新， 2022， 4（3）：60-63.

[3]陈涛，魏胜娈.高压加热器泄漏原因分析及对策[J].华电技术， 2010， 032（006）：47-49.