蒸汽吹灰器對鍋爐的影響及解決對策

鄭建華

（廣州發(fā)展南沙電力有限公司，廣州 511457）

隨著燃煤電站鍋爐容量的不斷增大,爐膛截面熱負荷、水冷壁熱負荷、爐膛內(nèi)最高溫度以及對流受熱面區(qū)的煙溫不斷增高,受熱面的結(jié)渣和積灰問題日益突出。為解決此類問題，必須配備一套永久裝設(shè)的吹灰設(shè)備[1]。蒸汽吹灰器主要是利用高壓蒸汽的吹掃作用,清除受熱面的積灰和結(jié)渣,技術(shù)較成熟，吹灰用時短，效果好,在火力發(fā)電廠中得到了廣泛的應(yīng)用，但由于蒸汽吹灰器也存在著很多缺點和不足[2]，加之生產(chǎn)管理和維護方面的問題，也給鍋爐的安全、經(jīng)濟運行帶來了的一些不利的影響，必須高度重視。

1 吹灰器對鍋爐的影響

1.1 造成鍋爐滅火

此類事故多發(fā)生在鍋爐啟動、停機或低負荷運行期間此時爐膛燃燒不穩(wěn)定，如果運行人員投入的吹灰器的時機、數(shù)量不適當，調(diào)整風(fēng)量、風(fēng)壓不及時，就可能造成鍋爐滅火，吹掉的大焦塊也可能造成鍋爐滅火事故[1]。

1.2 吹灰槍機械故障影響鍋爐安全

1）槍管燒彎、變形。這類故障主要原因是蒸汽長期沖刷使槍管管壁引起過熱，產(chǎn)生塑性變形，強度減小而發(fā)生彎曲變形。此外，吹灰槍密封格蘭填料過緊，吹灰槍進退卡澀也易使槍管發(fā)生彎曲變形。

2）吹灰槍斷裂。這類故障主要原因是處于爐膛部位的吹灰器因故障不能退出而被燒斷或接頭焊口焊接質(zhì)量不良引起。斷裂的槍管墜落后有可能砸壞受熱面管排,引發(fā)鍋爐泄漏；造成撈、碎渣機卡澀,除渣設(shè)備不能正常工作[3]。

3）撞銷板。這類故障主要原因是吹灰槍在退到設(shè)定限位時電機不能及時停下，吹灰器越位再運行，嚴重時將吹灰槍上撞銷機構(gòu)撞脫，造成下次投槍時提升閥不能開啟，槍管干燒變形不能退出。

表1給出了某廠近幾個月以來，＃1－＃4爐吹灰系統(tǒng)相繼出現(xiàn)的吹灰槍故障情況。

表1 ＃1－＃4爐吹灰系統(tǒng)吹灰槍故障情況

從表中可以看出，該廠的吹灰槍故障主要是撞銷板和填料壓蓋螺桿。

1.3 吹灰器吹損受熱面

此類事故是吹灰器造成鍋爐事故的主要形式，受熱面吹損主要發(fā)生在爐膛水冷壁、低溫過熱器及省煤器吊掛管，局部出現(xiàn)在后屏過熱器、再熱器中。煙道內(nèi)對流受熱面被吹損的部位一般集中吹灰槍管噴口的某一個固定方向上，一旦該方向上某一根或數(shù)根管子首先被吹灰爆破，其他受熱面管子也會受影響吹損爆破，造成重大的爆管泄漏事故。根據(jù)電廠近幾年來每次機組大小修對受熱面檢查情況看，每次都有150～200多根管子壁厚吹損減薄超標，每次大小修都要更換處理，維修成本很高。

2 故障的原因分析

根據(jù)運行經(jīng)驗，吹灰器故障的原因主要體現(xiàn)在以下5個方面。

2.1 生產(chǎn)管理方面的原因

主要是運行人員的操作不當、檢修維護人員管理不到位等原因。

2.2 現(xiàn)場運行環(huán)境的原因

由于吹灰器都布置在高溫爐膛的外側(cè)，所處的環(huán)境比較高，且容易受煤粉、灰塵的污染，而露天布置的鍋爐還存在風(fēng)吹雨淋等問題，因此對吹灰器的機械傳動機構(gòu)、電動機、電纜和其他自動控制元件影響很大。

1）高溫環(huán)境會使傳動機械潤滑油蒸發(fā)、失效，從而使機件卡澀。

2）密封填料、電氣元件、電氣線路絕緣易發(fā)生老化，導(dǎo)致蒸汽泄漏、電路短路、控制信號失靈。

3）環(huán)境中的煤粉、灰塵加劇了傳動機械部件的磨損，使機件壽命縮短并發(fā)生故障。

4）雨霧天氣易使電動機、電氣元件、傳感元件發(fā)生故障。

2.3 設(shè)計及質(zhì)量的原因

1）長式吹灰器的槍管初設(shè)計使用的是碳鋼管，由于碳鋼管在耐高溫、耐腐蝕方面比較差，容易造成槍管燒壞、腐蝕斷裂而掉落爐膛而造成事故；短式吹灰器噴咀中心線離水冷壁管大近（38mm）， 造成水冷壁磨損。

2）由于吹灰器廠家設(shè)計時過分強調(diào)了吹灰效果，帶來了受熱面管子的嚴重吹損。同樣，為了強調(diào)吹灰效果，吹灰蒸汽設(shè)計壓力偏高。從鍋爐受熱面普遍受到吹損的情況看，珠江電廠鍋爐吹灰蒸汽壓力偏高，如尾部煙道低溫過熱器和低溫再熱器處，從噴嘴處噴出的高速流動的蒸汽帶著灰粒沖刷受熱面管子，管子的磨損速度極快。此外，爐膛吹灰器與水冷壁的垂直度偏差過大，這樣吹灰蒸汽偏向夾角小的一側(cè)吹掃，而另一側(cè)吹掃較為輕微，夾角小的一側(cè)的水冷壁管吹損很快。

3）吹灰槍本身的質(zhì)量也會造成事故的發(fā)生，比如槍管的焊接質(zhì)量及焊后槍管的同心度、平直度等都直接影響到吹灰器的運行狀況及使用壽命，如果存在這方面的原因，都會造成吹灰器在運行中發(fā)生槍管焊口斷裂，吹灰槍管卡澀并燒毀。

2.4 吹灰器的安裝問題

1）吹灰器安裝過程中，未嚴格按設(shè)計要求安裝，如爐膛和其他受熱面的膨脹量考慮不足，使吹灰槍管與受熱面碰撞、磨擦或與受熱面安裝距離不足;吹灰器后部未考慮預(yù)翹，不能保證熱態(tài)時吹灰管向下傾斜，排除管內(nèi)冷凝水，使槍管長期腐蝕而損壞。

2）吹灰蒸汽管道安裝時，未留出傾斜坡度或坡度不足，使蒸汽管道內(nèi)留有大量冷凝水，造成吹灰時霧化的水滴沖蝕受熱面或引起受熱面熱力變化而縮短使用壽命。

3）鍋爐在運行過程中可能會產(chǎn)生微正壓運行，吹灰器爐墻接口處應(yīng)安裝密封風(fēng)口，如果安裝過程中密封風(fēng)口不安裝，則會使含飛灰的煙氣從吹灰槍口噴咀倒流吹灰槍管內(nèi)，造成吹灰槍管噴咀堵塞，致使吹灰過程中，槍管內(nèi)蒸汽不流動或流量不足，吹灰槍管得不到有效冷卻而燒毀。

2.5 電氣故障的原因

1）每次吹灰槍投運時撞擊前/后限位開關(guān)，隨著撞擊次數(shù)不斷累加，限位開關(guān)及撞銷老化、松動、磨損，造成運行中有失靈情況。撞銷機構(gòu)一旦脫落或失靈，造成下次投槍時提升閥不能開起，槍管干燒變形不能退出。

2）后限位開關(guān)壞。由于后限位開關(guān)失去保護作用，吹灰槍電機未斷電，造成跑車越位運行，直致撞銷機構(gòu)撞到填料壓蓋螺桿或后端板才停止。

3）接觸器壞。當吹灰槍撞擊限位開關(guān)后由于接觸器故障造成電機未及時斷電，或由于接觸器卡澀以及因有瞬間的剩磁保持吸合使得接觸器不能及時切電，造成跑車越位再運行。若是接觸器卡澀，則越位再運行時間將較長，電機將過載；若是剩磁，則由于時間較短，電機很快自行停下，不過載、不發(fā)信號。

4）電纜磨損造吹灰槍斷電，跑車停止運行。

5）電動機故障或控制回路故障。

3 防范對策

吹灰器對鍋爐產(chǎn)生的影響的原因是多方面的，應(yīng)對癥下藥分別制訂相應(yīng)的對策，逐步加以解決，珠江電廠針對吹灰器會造成鍋爐事故的原因從以下幾個方面入手，提出了具體的解決方法。

3.1 吹灰系統(tǒng)的運行方式方面

1）從連續(xù)性吹采用間斷性吹灰方式，一次吹不完，可暫停程序，待負荷和汽溫允許時，接著繼續(xù)往下進行，以避免爐內(nèi)因某部位長期不吹灰而引起嚴重結(jié)焦或長期吹灰吹損受熱面。

2）在鍋爐排煙溫度允許的情況下，盡量減少吹灰器的投運次數(shù)，如尾部煙道受熱面處的吹灰器，現(xiàn)在每天投運1～2次，通過對燃燒狀況的調(diào)整和改善，使進一步減少吹灰器投運次數(shù)。

3）要求運行單元長加強對吹灰督促檢查，保證每班按規(guī)程要求能完整地吹完一遍程序, 并記錄吹灰器臺號。加強吹灰過程的管理，避免人為造成的事故。

4）加強吹灰過程的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)吹灰槍故障報警，及時通知檢修人員處理。

3.2 技術(shù)措施方面

1）爐膛水冷壁的吹灰器吹灰區(qū)域里（約1.5×1.5m）采取噴涂技術(shù)措施，以進一步加強受熱面的抗磨性。

2）鍋爐尾部受熱面（立式低溫過熱器、水平低溫過熱器、省煤器吊掛管）吹灰器對應(yīng)的地方設(shè)置不銹鋼防磨瓦。

3）在鍋爐尾部煙道標高35.8m、40m、43.5m、46.7m四層左右側(cè)墻及后墻中間位置（立式低溫過熱器、水平低溫過熱器、省煤器，尾部豎井段）共布置安裝聲波吹灰器，每層9臺，其中左右側(cè)墻均布8臺，后墻中間位置布置1臺，布置方式如圖1、圖2所示。這種吹灰器利用聲波激烈而快速變化的振動對積灰垢在受熱面的附著狀態(tài)產(chǎn)生分離，使結(jié)垢疲勞斷裂和破碎，這樣積灰和結(jié)垢在聲波的作用下，從受熱面剝離面被帶出煙道。

圖1 聲波吹灰器布置實物圖

圖2 吹灰器布置示意圖

3.3 設(shè)備管理維護方面

1）定期調(diào)整爐膛吹灰器的起吹點，每15個月將吹灰器的起吹點旋轉(zhuǎn)180°，避免吹灰器長時間對著一個地方吹。

2）檢查吹灰器墻箱安裝情況，保證吹灰器水冷避的垂直偏差在允許的范圍內(nèi)。

3）吹灰器的機械傳動部分每半年就全面檢查潤滑油質(zhì)情況，有必要時取樣檢測，避免缺油、油質(zhì)不合格的情況下運行，保證機械部分不卡澀。

4）每周檢查長吹灰槍盤根情況，避免吹灰槍因盤根漏汽缺汽運行，造成槍管彎曲卡澀。

5）將長吹灰槍管由原來的碳鋼管改成不銹鋼槍,提高槍管的抗高溫、抗腐蝕性能。

6）每月定期檢測吹灰器行走控制電纜、限位開關(guān)位置、接觸器等電控元件，發(fā)現(xiàn)問題及時更換或修復(fù)。

7）每次大、小修中，重點檢查爐膛吹灰器噴嘴中心到水冷壁面的距離，將原來距離水冷壁面38mm的調(diào)整為44～45mm，經(jīng)過運行，證明此距離能夠保證吹灰效果，并能降低水冷壁磨損量。以#4爐為例，2004年A修中，水冷壁因吹灰磨損超標的有138根管，經(jīng)過調(diào)整后到2009年C修中，因吹灰器磨損超標的不到100根，因此效果是較明顯的。

8）對吹灰蒸汽壓力進行定期測量、調(diào)整，由于吹灰槍的運行時間長或因檢修工作，造成部分吹灰槍蒸汽壓力變化，因此要求大、小修中必須全面調(diào)整吹灰壓力，有更換提升閥的必須對此吹灰槍進行壓力測量、調(diào)整。

9）利用停爐或大小修機會，仔細檢查受熱面的磨損情況，做好記錄，通過數(shù)據(jù)比較分析，是否需要對此吹灰槍進行調(diào)整或更換。

10）每次大小修，成立“四管”防磨防爆檢查小組，重點檢查吹灰器區(qū)域中的受熱面，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4 結(jié)論

珠江電廠裝設(shè)了蒸汽吹灰器。多年運行結(jié)果顯示,蒸汽吹灰器具有吹掃效果徹底、操作簡單靈活等優(yōu)點,可以滿足珠江電廠四臺爐水冷壁及過熱器、再熱器、省煤器部位的清灰需要。然而，由于蒸汽吹灰器也時常發(fā)生故障，對鍋爐的安全穩(wěn)定運行帶來了一定的影響。通過分析，吹灰器故障原因是多方面的，主要有生產(chǎn)管理、運行環(huán)境及設(shè)計、安裝方面的原因，而對于吹灰設(shè)備本身而言，又有機械和電氣控制故障方面的原因。因此，應(yīng)針對不同方面的原因分別制訂相應(yīng)的對策,加強技術(shù)改造，對吹灰器進行合理布置，做好設(shè)備運行、 維護和管理，即使消除不安全因素。

[1]黃鶯,曹勇,崔占忠.鍋爐吹灰器使用情況及研究[J].黑龍江電力,2003(2).

[2]馬生亮.吹灰器造成鍋爐設(shè)備事故的原因[J].新疆電力技術(shù),2009(2).

[3]白冰,張愛軍,楊國春等.蒸汽吹灰器對鍋爐設(shè)備運行的影響及其管理[J].華北電力技術(shù),2009增刊1.