摘要：某公司一期工程2×300MW抽汽供热汽轮发电机组CZK300-16.7/0.4/538/538，每台机组从中压缸排汽（五抽）抽汽供热，配套两座热网换热首站，每台机组抽汽分别供两座热网首站各两台加热器。
供热系统在实际运行过程中多次出现设备故障或超参数运行现象。本文针对该公司城市供热系统常见故障种类分进行现场测试、原因分析、处理方法探讨，简明阐述了供热系统汽源不足、加热器结垢 、加热器泄漏等类型故障现象、研究了其发生的主要原因及相关因素，并针对性地提出了处理方案，有效解决了该公司城市供热系统出现的各种问题、保证了城市供热系统的安全稳定运行。
关键词：供热；汽源不足；结垢；泄漏；故障分析；处理
1 引言
某公司一期工程2×300MW抽汽机组系上海汽轮机厂生产的CZK300-16.7/0.4/538/538型300MW中间再热、抽汽凝汽式、直接空冷、供热汽轮发电机组，每台机组从中压缸排汽（五抽）抽汽供热，配套两座热网换热首站，每台机组抽汽分别供两座热网首站各两台加热器。
该公司一期2x300MW空冷供热机组新建工程属热电联产项目，供热面积约为1000万平方米。后应当地政府扩容增供要求，经改造后总供热面积约为2100万平方米。
第一座热网首站随机组同步建设和投入使用，后因扩大供热能力要求对#2汽轮机组进行了高背压供热改造、同时再建一座热网首站。两座热网首站供热循环水因压力不匹配，形成独立的循环水系统，两者互不混水。
供热系统在实际运行过程中多次出现设备故障或超参数运行现象。为此对故障现象进行原因分析与探讨，并提出处理方法，同时为兄弟单位解决类似问题提供借鉴。
2 供热系统组成与工作原理
两台300MW汽轮机从中压缸排汽提供热网供热汽源，每台机组自汽轮机DN1600管道引出后，分成DN1600、DN1000管道分别送至#1热网首站（四台加热器）和#2热网首站（四台加热器），每台机组在两座热网首站分别给两台加热器提供蒸汽热源，#1热网首站加热器蒸汽入口管径为DN1000、#1热网首站加热器蒸汽入口管径为DN700。
两座热网首站循环水系统独立运行、互不混水。设计两座热网站循环水流量相同、供回水温度相同、供热负荷相同，两者因外部系统原因循环水系统供回水压力不同。
热网加热器设自带内置式疏水冷却段： 为保证换热器对蒸汽量及疏水温度的要求，本设备下部设置了疏水冷却段，在正常水位处设计采用了 “高效过冷多效换热器”技术，来保证凝结水的疏水温度，充分利用凝结水的热量。
3 故障现象、检查分析及处理
3.1两座热网首站供热蒸汽分配不均
两座热网首站非同期建设，汽轮机高背压供热改造后建设的#2热网首站供热蒸汽量明显不足，造成#2热网首站供热能力受限。
经过系统检查与核算，发现每台汽轮机中排至热网供热蒸汽管道母管DN1600,原#1热网首站在进入加热器前仍为DN1600，进入加热器支管为DN1000；新建#2热网首站供热蒸汽自汽轮机中排供热蒸汽管道引出后管径变为DN1000，进入加热器支管为DN700。
运行中发现#2热网首站加热器供热蒸汽明显不足，循环水出口温度严重偏低。通过调整#1热网首站加热器入口调节阀开度，电动蝶阀开度控制在15%左右，#2热网站加热闹为器出口水温比设计值低10度。
原因分析：#2热网首站比#1热网首站供热管口径小、通流面积小、蒸汽流量小；同时#2热网首站比#1热网首站供热管线长、标高高、管线布置复杂，沿程阻力大、损失也大。
处理方法：在#1热网首站供热蒸汽母管上加装节流装置。整理两座热网首站同时供热时蒸汽、疏水、循环水等参数，进行对比和分析，并通过计算确定在#1热网首站供热蒸汽母管上加装DN600节流装置。
#1热网首站供热蒸汽母管节流装置加装后，2019-2020年度供热季两座热网首站蒸汽分配量基本平衡，并可根据两座热网首站供热量的变化通过加热器入口电动蝶阀进行微调，满足各种供热工况需要。
3.2热网加热器换热管结垢，影响换热效率。
3.2.1 2015年，#1热网首站共四台加热器，其中#3、4两台加热器换热管束内部结垢非常严重，取样化验结垢的主要成份为CaCO3，后经化学酸洗才得以解决。
原因分析：#1热网首站循环水系统采用母管制，城市供热回水经循环泵升压后由母管依次向#1、#2、#3、#4热网加热器供水，由于当时城市热负荷需求较低，循环水流量约7000t/h，热网加热器额定循环水流量2400t/h。#3、#4热网加热器远离循环水泵出口，造成循环水流量较低。
非供热季城市供热管网改造和检修等原因系统进入大量生水和杂质。同时，管网改造后集中进行系统补水，由于补水量较大，除由我公司供水端补水外，热力公司在终端也补水。热力公司的补水源未经深度除盐处理，硬度大。最终导致供热管网循环水质差、硬度大。
由上述两原因综合作用，造成#3、#4热网加热器严重结垢现象。
处理方法：增大供热系统循环水流量，同时通过加热器循环水出口电动蝶阀开度调整各台加热器循环水流量均衡。加强各改造管线的人工清理和冲洗、保证新补水水源品质、加强排污提升系统循环水品质。
3.2.2 2019年，#2热网首站共四台加热器，其中#5、6两台加热器换热管束内部结垢非常严重，而且以加热器上半部分为甚，取样化验结垢的主要成份为Fe3O4，后经化学酸洗才得以解决。
原因分析：#2热网首站循环水系统采用母管制，城市供热回水经循环泵升压后由母管依次向#8、#7、#6、#5热网加热器供水，由于#2热网首站为扩充供热区城市热负荷需求较低，循环水流量约5000t/h，热网加热器额定循环水流量2000t/h。#5、#6热网加热器远离循环水泵出口，造成循环水流量较低。
#2热网首站城市供热管网新建较多、非供热季城市供热管网改造和检修等原因系统进入大量铁锈和杂质。
蒸汽系统经改造后，#2热网首站供热汽源充足，且汽源自加热器上部进入，#5、#6热网加热器流量较低，循环水经加热器下半部加热后再进行加热器上半部，所以上半部分温度较高，又因循环水流量低、流速慢，循环水中的Fe3O4等杂质积附在换热管束内壁，并形成恶性循环越积越厚。
由上述三个原因综合作用，造成#5、#6热网加热器严重结垢现象。
处理方案：增大供热系统循环水流量，同时通过关小#7、#8加热器循环水出口电动蝶阀开度以提升#5、#6热网加热器循环水流量。改变循环水泵的运行组合方式使#5、#6热网加热器更容易充水。同时加强排污提升系统循环水品质、降低循环水系统中Fe3O4等杂质含量。
3.3 热网加热器泄漏
3.3.1 热网加热器管束泄漏
原因分析：1）加热器管束结垢后形成垢下腐蚀，尤其是热网加热器停运后未经清洗和保养，腐蚀将进一步加剧。
2）由于隔板安装错位、管束外壁受应力较大，同时在运行过程中加热器振动，尤其是加热器投退过程。
3）加热器管束经高压水冲洗受外应力造成损伤。或经化学清洗药剂选型、配方、作用时间和方式等影响，化学清洗前各管束结垢情况不完全一样，所以化学清洗可能造成部分管束腐蚀变薄现象。
4）换热管束与管板材质不一样，热网加热器换热管束通常采用不锈钢、管板采用锰钢板，两者活泼性不一样，且同时与循环水（软化水，含有金属离子等导电物质）容易形成电化学腐蚀，所以出现管口泄漏现象。
处理方案：1）加强循环水水质管理，保证循环水硬度合格、Fe2+含量不超标。在加热器停运后及时清洗、除去结垢物，并采取保养。其中干保养为加热器清洗后用压缩空气将水珠吹干，并充干燥氮气保养，维持氮气压力0.1MPa，每天检查如压力下降则及时补充。湿保养为加热器清洗后充入合格的软化水，并加入适量的阻垢剂进行动态循环，每周取样化验水质。
2）由于隔板的安装很难检查与改变，如特别严重则返厂处理。更重要的是加强运行管理，保持加热器的平稳运行，加热器的投退严格按运行规程执行，防止异常振动。
3）提高循环水品质、降低和控制换热管束结垢。如有结垢需物理或化学清洗，务必由专业公司执行。采用物理清洗水压逐步调整，以可以清除结垢水压为佳，防止超高压冲洗。同时应根据垢的成份、软硬度、厚度等选择喷嘴形式和孔径。采用化学清洗重点是垢的成份、厚度选择药剂的类型、确定药剂浓度、循环时间、清洗次数。
4）管口腐蚀重点加强循环水品质监督，另外就是利用设备停用期间进行检查与处理，通常可通过捻打方式处理，如果腐蚀严重则将该处打磨平整、必要时有酸清洗后补焊。
3.3.2加热器水侧分隔板泄漏
加热器封头进水侧和出水侧用隔板进行分隔，在运行过程中该隔板容易出现泄漏，造成加热器封头进水侧和出水侧短路，大量循环水未经管束加热。
原因分析：1）隔板制造时存在机械缺陷，在运行过程中由于振动缺陷扩大，甚至隔板严重变形、厥起，加热器封头进水侧和出水侧出现短路现象。
2）隔板上安装有检修时上下相通的人孔，运行时该检修人孔封闭。由于 检修工艺该人孔紧固螺栓预紧力不足等 原因造成加热器爱冲击时人也泄漏量增加。
处理方案：利用检修期间全面检查隔板的完好性、平整性、消除缺陷，检修结束后按工艺要求封闭隔板的检修人孔。
4 结语
本文针对某公司城市供热系统常见故障种类分进行现场测试、原因分析、处理方法探讨，简明阐述了供热系统汽源不足、加热器结垢 、加热器泄漏等类型故障现象、研究了其发生的主要原因及相关因素，并针对性地提出了处理方案，有效解决了该公司城市供热系统出现的各种问题、保证了城市供热系统的安全稳定运行，为此供兄弟单位处理类似问题时借鉴和参考。
参考文献：
[1]山东济南压力容器厂 《热网加热器说明书》
[2]中煤西安工程设计有限公司 《汽轮机高背压供热改造设计说明书》