（三河发电有限责任公司河北省三河市065201）
摘要：高压加热器是利用汽轮机部分抽汽对给水进行加热的装置，可以有效提高进入高温省煤器的给水温度，提高机组整体的经济性。高加因故障退出时，不仅影响给水温度，还会对近零排放改造后的机组造成很大影响。本文对某厂1号机组高加泄漏后，给机组带来的影响进行了较为详细的分析，并分析了高加泄漏的原因和防范措施。
关键词：高加；近零排放；低氮燃烧器；低温省煤器
1、引言
高压加热器是利用汽轮机部分抽汽对给水进行加热的装置，可以有效提高进入高温省煤器的给水温度，提高机组整体的经济性。高加因故障退出时，不仅影响给水温度，还会对近零排放改造后的锅炉造成很大影响。
某电厂#1机组为日本三菱重工生产的350MW燃煤亚临界机组，于2014年进行近零排放改造。改造后使得烟气中粉尘排放小于5mg/Nm3，SO2排放小于35mg/Nm3，NOx排放小于50mg/Nm3。改造内容包括了低氮燃烧器，SCR脱硝装置，低温省煤器，电除尘高频电源，烟气脱硫装置，湿式除尘器等。
2、设备简介
某厂所采用的高压加热器系统主要由#6、#7和#8高压加热器组成。所配备的高压加热器为上海电力设备有限公司生产，3台高加均为卧式、U型管结构，串联布置。疏水逐级自流，水位采用自动调节方式。正常运行时，高加疏水倒至除氧器。额定负荷下，高加出口温度可达275℃。由于高压加热器承受的压力高，所以在结构上提出了一些特殊的要求，高压加热器的水室设计成半球面形，在球面部分设置了检修人孔门，还设有锅炉给水的进、出口电动门，进、出水室用流道隔板隔开。为了防止抽汽和压力疏水冲刷加热管而造成爆管，在高压加热器的蒸汽和疏水入口装有防冲刷保护板。
3、事故概况
2017年6月17日，某电厂#1机组运行人员监盘发现#16高加正常疏水调门较相同负荷时开度增大10%左右，单台前置泵入口流量增加20T/H左右，16高加端差由9度增大至12度左右，怀疑#16高加存在泄漏。高加参数如表1所示：
发现参数异常后，将#1机组高加系统退出运行，在抽汽量降低过程中16高加水位高二值异常报警发出，进一步确认了16高加钢管确实存在漏泄。高加退出运行后，将高加系统放水，打开16高加水侧人孔，采用汽侧灌水查漏法，发现1根U型管漏水。采用涡流探伤检查换热管发现1根U型管存在缺陷。
4、高加退出对机组的影响
高加退出运行，对近零排放机组运行带来多方面的影响。下图为锅炉烟气流程简图，我们以烟气流向为主线，依次进行分析。
从表2中可以看出，同工况下高加退出后入炉煤增加20t/h。由于燃料大幅增加，会造成炉膛温度升高，主汽、再热汽温度升高，金属壁温也相应升高。所以高加退出后应特别注意减温水的调节，防止主再热汽和金属壁温超温。某厂#1炉采用低氮燃烧器，低氮燃烧器主燃区处于低氧燃烧，所以高加退出后，要及时调整锅炉氧量，防止主燃区缺氧燃烧，造成火焰中心上移、汽温快速升高。同时由于炉膛热负荷升高，要注意防止炉膛结焦，退高加操作前受热面要全面吹灰。高加退出后锅炉吹灰也要及时。由于同负荷下燃料增加很多，所以要根据负荷情况及时启动备用磨，防止涨负荷时燃料不足，造成机组参数扰动。
4.2对脱硝装置（SCR）及空气预热器（AH）运行的影响
某厂#1炉脱硝装置采用选择性催化还原法（SCR），高加退出后，催化剂在入口烟温低于295度时活性变差，会使喷入的液氨与NOX化学反应不完全，造成氨逃逸率高，未反应的液氨与烟气中的SO3反应生成硫酸氢氨，硫酸氢氨是一种粘性很强的物质,在烟气中会粘附飞灰。硫酸氢氨在低温下具有吸湿性,当从烟气中吸水后会造成设备的腐蚀。如果它在低温催化剂上形成,会造成催化剂部分堵塞,增大催化剂压降或造成催化剂失效。
如果硫酸氢氨在空气预热器内积累会带来一定的压力损失及热效率损失。烟气中生成的气态硫酸氢氨会在空气预热器冷段的传热元件上凝固下来,造成空预器冷段积盐与结垢（为有效降低硫酸氢氨在空预器换热元件上的形成速率,现某厂#1机组空气预热器冷段已改造为搪瓷镀层换热元件）。硫酸氢氨具有极强的吸附性,会造成大量灰分在空预器沉降,引起空预器堵塞及阻力上升,严重时将迫使停炉以清理空预器。同时,硫酸氢氨或硫酸氨本身对金属有较强的腐蚀性,会造成催化剂金属支撑架和空预器冷段腐蚀。进而影响空预器的正常运行。同时对引风机也会造成较大影响。因此,高加退出烟温降低后,要密切关注空气预热器的差压、电流等运行参数。
硫酸氢氨的形成同时依赖于温度,当烟气温度略低于硫酸氢氨的初始形成温度时,硫酸氢氨即开始形成。当烟气温度下降到低于硫酸氢氨形成的初始温度25℃时,硫酸氢氨形成反应可完成95%。高加退出后，进入高温省煤器的给水温度大幅降低，省煤器的出口烟温（即脱硝装置入口烟温）大幅降低。如果脱硝装置入口烟温低至295度，为保护空预器安全，如果有两点烟温低于保护值，保护动作会联关喷氨关断门，退出脱硝系统运行。表3为#1机组300MW时高加退出前后，脱硝装置入口烟温。
从上表中可以看出，300MW负荷时，高加系统退出运行后，脱硝A、B侧各有一点烟气温度已经低于295度。脱硝系统退出会造成NOx排放超标，造成环保污染事件，给公司带来十分不好的影响。所以高加退出后，为避免脱硝系统退出运行，机组应提高负荷，并提高锅炉氧量，控制脱硝入口烟温不低于295度，经过试验，某厂#1机组将负荷提高到280MW时可以保证脱硝入口烟温有两点在295℃以上，脱硝系统运行正常。
4.3对一次风、二次风温的影响
省煤器出口烟温下降同时会造成空预器出口烟温下降。同负荷下对比高加退出前、后空预器出口烟温变化。见表4。11空预器烟温入口降幅39度，出口降幅11度；12空预器烟温入口降幅38度，出口降幅11度。
一、二次风温降低后，磨煤机出口温度降低，进入炉膛的风温降低，要注意炉内燃烧情况。如果空预器烟温变化过快，会造成空预器电流波动，严重时造成空预器跳闸引起机组事故，所以退高加过程要缓慢操作，严格控制温降率，监视好空预器电流。
4.4对低温省煤器的影响
#1机组低温省煤器设备采用单级布置，布置在空预器出口与除尘器前的水平烟道上。利用烟气余热加热汽机凝结水，同时降低排烟温度，节约机组能耗，提高机组整体经济性。
低温省煤器的水来自凝结水，采用了两点取水、一点回水方式。低温省煤器水侧依靠凝结水泵动力运行，来自#2低加出口处和#1低加入口的凝结水通过低温省煤器加热，凝结水经加热后通过回水管路返回#4低加入口凝结水系统。系统设计省煤器入口混水温度为70℃，出口回水温度为115℃，#2低加出口为主取水管路，#1低加取水位置设置气动调整阀，用于调整低温省煤器入口水温度。#4低加入口凝结水管路设置低温省煤器出口烟气温度的调节阀，负荷变化时通过控制进入省煤器的凝结水流量控制低温省煤器出口烟气温度在95°C，防止发生低温腐蚀现象。
从节能角度及电除尘安全运行角度出发，要求低温省煤器出口烟温维持95度，空预器出口烟温降低即低温省煤器入口烟温降低，为维持出口烟温不低于95度，高加退出过程中需要降低进入低省的凝结水流量。通过趋势分析，在280MW工况下，高加退出后，低省流量由140t/h降低至60t/h，增加了汽轮机的汽耗率。
4.5对除渣系统的影响
由于相同工况下，锅炉燃料大幅增加，炉膛温度高，对炉膛来说更容易结渣，且渣块较大，造成排渣系统碎渣机容易卡跳。锅炉在吹灰时要与除渣值班员联系好，做好除渣系统设备监视和检查。此次在高加退出检修期间，#1排渣机输渣系统二级碎多次卡渣，一次碎渣机也卡一米长大渣块，应该与炉膛温度变化有关。
4.6对汽轮机的影响
高加退出运行后，回热抽汽减少，汽机做功能力增加，末级叶片蒸汽流量增加，排汽冷源损失增加，造成汽轮机效率降低。要重点监视调节级压力、轴向位移、差胀、缸胀并注意低加汽侧的情况。注意调节级压力级、温度情况，防止调节级过负荷。
5、高加泄露的原因及预防
5.1高加泄漏的原因分析
根据设备状态检查及机组运行工况分析，可能导致加热器换热管泄漏的原因有以下四点。
（1）运行工况恶劣。由于加热器的疏水是逐级自流的，疏水方向为#8--#7--#6，这样#6高加的疏水量最大，#6高加较#7和#8高加更容易出现水位大幅度波动现象，换热管的外壁受到汽水两相流频繁冲刷，极易造成管壁减薄泄漏。
（2）金属疲劳损害。#6高加是给水泵出口第一级加热器。在三级高压加热过程中#6高加水侧换热管承受的压力和流速最大，同时水温最低。#6高压加热器在投、退过程中汽、水侧承受温差热应力最大造成金属疲劳损害，换热管承受的交变应力和给水冲刷影响最大，运行过程承受水压最高造成爆管。
（3）U型管老化。16高加随机组投产开始运行，已有连续近17年未发生泄漏。随着运行时间增加，设备存在逐渐冲刷减薄、逐步老化的问题。
（4）高压加热器振动。蒸汽在加热器管外流动，横向或纵向冲刷和流经管束，是使高压加热器产生振动的主要因素，共振也会引起管子外壁与隔板管孔的摩擦从而使管子变薄，然后在高压水的作用下管子会发生破裂。
5.2整改与防范措施计划
（1）总结多年来运行经验和教训，检查并完善运行水位控制措施。热工对高加水位调节特性进行优化，确保机组在调频模式下水位保持稳定，防止高加水位大幅波动造成高加汽侧发生汽水两相流，频繁冲刷钢管，最终造成高加泄漏。
（2）提高运行监盘整体水平，归纳总结重点关注参数。在高加初期泄漏时能够及时发现，防止高压水对周围钢管冲刷造成泄露管增多。
（3）利用每次检修机会对高压加热器管束进行涡流探伤，及时发现损伤的换热管进行提前封堵。
（4）准备充足抢修工器具和材料，发现问题能够及时处理。
（5）联合国内知名换热器厂家，开展加热器老化研究。并对高加开展有计划性的更换准备。
（6）利用检修机会检查、检修给水系统支吊架。发现问题及时处理，避免系统振动影响加热器。
（7）严格控制运行蒸汽参数和疏水参数，避免出现汽液两相流引起的振动。
（8）跟踪记录漏泄情况，制定16高加更换计划。
6、结束语
高加退出运行属非正常工况，严重影响机组的经济性和安全性。运行人员应高度重视高加投、退操作，严格控制温度变化率，将对机组参数的影响降至最低限。运行及检修中，加强对高加系统的监视与维护，提高高加运行的可靠性，保证高加的投入率。