酸洗廢水污染冷卻水的原因分析及預(yù)防

徐國泉

(浙江省火電建設(shè)公司，浙江 杭州 310016)

0 引言

浙能嘉興電廠三期項(xiàng)目#7，#8機(jī)組鍋爐均為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計制造的超超臨界一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、單爐膛、露天布置、變壓運(yùn)行垂直管圈水冷壁直流鍋爐。鍋爐型號為HG－3101/27.46－YM3，其最大連續(xù)蒸發(fā)量為3101t/h，蒸汽壓力為27.46MPa，蒸汽溫度為605℃。

在鍋爐酸洗過程中，需要借用循環(huán)泵作為爐水循環(huán)動力泵，該項(xiàng)目采用德國KSB公司制造的濕式電動機(jī)爐水循環(huán)泵，循環(huán)泵垂直安裝，泵殼直接與泵吸入管焊接連接，電動機(jī)在泵殼的正下方，其電動機(jī)腔內(nèi)冷卻介質(zhì)與泵殼內(nèi)爐水直接接觸，其間有熱屏裝置隔絕熱量，電動機(jī)和泵殼通過螺栓聯(lián)接?？紤]到鍋爐酸洗過程中爐水介質(zhì)潔凈度較差，各種離子含量較高(尤其為鐵離子含量特別高)而易造成循環(huán)泵跳閘，為保證酸洗過程中爐水不污染電動機(jī)腔內(nèi)冷卻介質(zhì)，使循環(huán)泵有效、長期運(yùn)行，采取了相應(yīng)的處理措施。

1 事故過程

浙能嘉興電廠三期#7鍋爐循環(huán)泵在酸洗過程中作為循環(huán)動力泵參加鍋爐整個酸洗過程，為保證循環(huán)泵電動機(jī)腔內(nèi)冷卻水的水質(zhì)，冷卻系統(tǒng)利用連續(xù)注水方式(在正常情況下，冷卻系統(tǒng)電動機(jī)腔內(nèi)的冷卻介質(zhì)是封閉的，一般用閉式冷卻水通過冷卻器將電動機(jī)腔內(nèi)冷卻介質(zhì)冷卻，從而達(dá)到冷卻電動機(jī)轉(zhuǎn)子的目的)，從而保證循環(huán)泵長期連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。

循環(huán)泵運(yùn)行一段時間(運(yùn)行時間超過24 h)后，第2次啟動后運(yùn)行不到30min因電動機(jī)溫度過高而跳閘(循環(huán)泵電動機(jī)跳閘溫度為53℃)。經(jīng)討論，一致認(rèn)為循環(huán)泵此次跳閘的主要原因是閉式冷卻水流量不足。決定增大閉式冷卻水流量，加強(qiáng)循環(huán)泵電動機(jī)自帶冷卻器的冷卻效果，從而保證循環(huán)泵穩(wěn)定運(yùn)行。循環(huán)泵電動機(jī)冷卻12 h后，循環(huán)泵第3次啟動，電動機(jī)升溫速率與第2次啟動時基本相同，在啟動后30 min左右因電動機(jī)溫度過高而跳閘。在第3次啟動過程中，每隔10 min測量一次電動機(jī)冷卻器進(jìn)出口溫度，冷卻器進(jìn)口溫度最高達(dá)到50多℃，出口溫度穩(wěn)定在25℃，閉式水冷卻水溫度穩(wěn)定在22℃;同時，通過超聲波流量計測得閉式水流量為24 t/h;電動機(jī)運(yùn)行電流正常。

2 事故原因分析

2.1 事故分析

針對循環(huán)泵第3次啟動過程中測得的數(shù)據(jù)分析如下:

(1)閉式冷卻水流量滿足設(shè)計要求(設(shè)計流量，≥21 t/h)，且冷卻器出口溫度基本穩(wěn)定在25℃，循環(huán)泵電動機(jī)冷卻器運(yùn)行正常。

(2)冷卻器進(jìn)口溫度達(dá)到50多℃，比設(shè)計溫度高。大致有3種情況會導(dǎo)致冷卻器進(jìn)口溫度偏高:

1)電動機(jī)自身缺陷，導(dǎo)致線組發(fā)熱量大，內(nèi)部循環(huán)冷卻無法達(dá)到設(shè)計要求。但循環(huán)泵前期能正常運(yùn)行20多h，表明電動機(jī)本身質(zhì)量良好，此因素基本可以排除。

2)熱屏蔽區(qū)冷卻器冷卻效果差，沒達(dá)到設(shè)計冷卻效率，將泵殼內(nèi)爐水溫度傳遞到電動機(jī)冷卻介質(zhì)，導(dǎo)致電動機(jī)溫度過高而跳閘。但考慮到當(dāng)時酸洗過程中的爐水溫度控制在60℃左右，且熱屏蔽區(qū)冷卻器閉式水流量高于設(shè)計流量，因此，這些因素導(dǎo)致循環(huán)泵電動機(jī)因溫度過高而跳閘的可能性不大。

3)循環(huán)泵電動機(jī)冷卻介質(zhì)內(nèi)部循環(huán)流動不暢，冷卻介質(zhì)循環(huán)流量降低，無法有效地將電動機(jī)散發(fā)的熱量傳遞到冷卻器，導(dǎo)致熱量在循環(huán)泵電動機(jī)腔內(nèi)積累，最終因電動機(jī)運(yùn)行溫度過高而跳閘。

綜上所述，因電動機(jī)腔內(nèi)介質(zhì)循環(huán)不暢，導(dǎo)致循環(huán)泵電動機(jī)運(yùn)行溫度高而跳閘的可能性較大，于是將循環(huán)泵電動機(jī)腔內(nèi)冷卻介質(zhì)循環(huán)濾網(wǎng)解體進(jìn)行清理和檢查。

2.2 分析驗(yàn)證

根據(jù)循環(huán)泵說明書的要求，對循環(huán)泵電動機(jī)冷卻介質(zhì)循環(huán)濾網(wǎng)進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)內(nèi)壁附著大量雜質(zhì)(如圖1、圖2所示)，導(dǎo)致濾網(wǎng)通流面積減小，阻礙冷卻介質(zhì)循環(huán)流動，電動機(jī)腔內(nèi)熱量無法有效傳遞到冷卻器，使得循環(huán)泵電動機(jī)溫度過高而跳閘。

待被清理干凈的循環(huán)濾網(wǎng)安裝完畢后，第4次啟動爐水循環(huán)泵，循環(huán)泵各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均符合設(shè)計要求，循環(huán)泵電動機(jī)溫度基本穩(wěn)定在45℃左右，爐水循環(huán)泵穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 循環(huán)泵冷卻介質(zhì)被污染原因分析

爐水循環(huán)泵電動機(jī)采用二級冷卻方式對電動機(jī)進(jìn)行冷卻:電動機(jī)內(nèi)腔注入潔凈除鹽水，在電動機(jī)腔內(nèi)和冷卻器內(nèi)循環(huán);閉式水冷卻水在冷卻器外循環(huán)流動(如圖3所示)。

圖3 循環(huán)泵電動機(jī)冷卻系統(tǒng)圖

在鍋爐酸洗過程中，一級冷卻介質(zhì)(電動機(jī)腔內(nèi)冷卻介質(zhì))與泵殼中的爐水直接接觸，因此，在酸洗過程中需要對循環(huán)泵電動機(jī)一級冷卻介質(zhì)進(jìn)行連續(xù)注水，保證一級冷卻介質(zhì)不被爐水污染。若在連續(xù)注水過程中操作順序不當(dāng)或操作不謹(jǐn)慎，容易造成電動機(jī)腔內(nèi)冷卻介質(zhì)被污染，循環(huán)濾網(wǎng)被堵塞，最終導(dǎo)致電動機(jī)因溫度過高而跳閘。

根據(jù)循環(huán)泵電動機(jī)冷卻系統(tǒng)和酸洗過程連續(xù)注水等特點(diǎn)，主要有以下3種情況可能會導(dǎo)致一級冷卻介質(zhì)被污染:

(1)在爐水循環(huán)泵第1次注水過程中，將管內(nèi)雜物帶進(jìn)循環(huán)泵電動機(jī)腔內(nèi)。

(2)在鍋爐酸洗循環(huán)泵連續(xù)注水過程中，將雜物帶入電動機(jī)腔內(nèi)。

(3)在更換循環(huán)泵電動機(jī)冷卻水時，將雜質(zhì)帶入電動機(jī)腔內(nèi)。

2.4 循環(huán)泵冷卻介質(zhì)被污染防治措施

針對上述幾種污染循環(huán)泵電動機(jī)腔冷卻介質(zhì)的情況，分別提出了防治措施:

(1)在爐水循環(huán)泵冷卻系統(tǒng)第1次注水前，冷卻系統(tǒng)內(nèi)連通管和注水系統(tǒng)連通管必須沖洗干凈;在注水過程中需要緩慢注入，直到循環(huán)泵殼疏水管有潔凈的除鹽水流出為止，關(guān)閉電動機(jī)冷卻水入口一次閥和二次閥。

(2)針對鍋爐酸洗期間循環(huán)泵冷卻系統(tǒng)需要連續(xù)注水的情況，主要分3個步驟進(jìn)行控制。

1)在對鍋爐酸洗上水前，循環(huán)泵連續(xù)注水系統(tǒng)必須正常投用，防止泵殼內(nèi)爐水倒流而導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入電動機(jī)腔內(nèi)。

2)在往循環(huán)泵電動機(jī)腔內(nèi)連續(xù)注水前，必須將連續(xù)注水管沖洗干凈，在打開電動機(jī)冷卻水入口一次閥和二次閥前，需要將連續(xù)注水管道與電動機(jī)之間的濾網(wǎng)內(nèi)注滿潔凈除鹽水，防止因循環(huán)泵電動機(jī)腔內(nèi)冷卻水倒流而導(dǎo)致泵殼內(nèi)污水流入循環(huán)泵電動機(jī)腔內(nèi)。

3)在啟動爐水循環(huán)泵之前，盡量在循環(huán)泵泵殼內(nèi)儲存一定量的潔凈除鹽水，預(yù)防循環(huán)泵啟動時因泵殼內(nèi)壓力瞬間增大導(dǎo)致泵殼內(nèi)爐水倒流到電動機(jī)腔內(nèi)而降低電動機(jī)腔內(nèi)的潔凈度。在爐水循環(huán)泵運(yùn)行期間，連續(xù)注水系統(tǒng)管道內(nèi)的壓力必須大于泵運(yùn)行所產(chǎn)生的相對壓力與泵殼所承受的靜壓力之和。

(3)考慮到鍋爐酸洗過程中循環(huán)泵殼內(nèi)存在大量雜質(zhì)，如果在更換循環(huán)泵電動機(jī)冷卻水時先將電動機(jī)腔內(nèi)冷卻水排放掉，泵殼內(nèi)雜質(zhì)也因泵殼內(nèi)疏水倒流到電動機(jī)腔內(nèi)，污染了電動機(jī)腔內(nèi)部。因此，要在泵殼內(nèi)疏水排盡之前用潔凈的除鹽水將泵殼沖洗干凈(通過連續(xù)注水將潔凈的除鹽水經(jīng)循環(huán)泵軸部溢流到泵殼內(nèi)，觀察泵殼疏水潔凈度控制沖洗效果，直至泵殼沖洗干凈)，方可將電動機(jī)腔內(nèi)冷卻水排盡，清洗循環(huán)泵循環(huán)濾網(wǎng)，再對循環(huán)泵電動機(jī)腔進(jìn)行第2次注水。

3 結(jié)論

浙能嘉興電廠#7鍋爐循環(huán)泵在酸洗過程中，循環(huán)泵電動機(jī)冷卻水被污染，導(dǎo)致循環(huán)泵電動機(jī)循環(huán)濾網(wǎng)被雜物堵住，阻礙了電動機(jī)冷卻水循環(huán)，降低了冷卻效率，最終導(dǎo)致循環(huán)泵電動機(jī)因超溫而跳閘。通過采取適當(dāng)措施，有效預(yù)防了循環(huán)泵電動機(jī)冷卻水的污染，保證了浙能嘉興電廠#7鍋爐循環(huán)泵在鍋爐酸洗期間長期、穩(wěn)定運(yùn)行。