一例蒸汽清洗設(shè)備缺陷的排查及分析

摘 要：在分析文登熱電廠一例蒸汽清洗設(shè)備缺陷的基礎(chǔ)上，介紹缺陷的排查過程及其對鍋爐參數(shù)的影響。希望通過以上分析相關(guān)行業(yè)及技術(shù)的發(fā)展提供借鑒，僅供參考。

關(guān)鍵詞：鍋爐；蒸汽清洗裝置；配水管管罩

引言

鍋爐蒸汽清洗裝置安裝于鍋爐汽包內(nèi)，其作用是利用清洗水（鍋爐給水）與飽合蒸汽含鹽濃度差對汽包內(nèi)飽合蒸汽進(jìn)行清洗，以減少蒸汽中鈉鹽、硅酸鹽、CO2和NH3等雜質(zhì)的溶解攜帶量，是保證鍋爐輸出蒸汽純度的一種有效裝置。蒸汽清洗裝置的缺陷會(huì)導(dǎo)致蒸汽雜質(zhì)含量增加，這些雜質(zhì)易沉積于鍋爐過熱器、蒸汽輸送管道，閥門、汽輪機(jī)流通部分等部位。一般而言，雜質(zhì)沉積在管子內(nèi)壁形成鹽垢，使蒸汽流通截面變小，流阻增加，傳熱減弱，管壁溫度升高；沉積于蒸汽管道閥門處可能引起閥門動(dòng)作失靈、漏汽；沉積于汽輪機(jī)通流部分可改變?nèi)~片型線，蒸汽流阻增加，出力及效率降低，嚴(yán)重時(shí)，可造成調(diào)速機(jī)構(gòu)卡澀、軸向力增大，破壞轉(zhuǎn)子止推軸承，葉片結(jié)鹽垢嚴(yán)重，還可能影響轉(zhuǎn)子的平衡，使振動(dòng)加大，甚至造成重大事故。

1 缺陷情況介紹

1.1 缺陷對鍋爐運(yùn)行的影響

我廠#2鍋爐為DG-175/9.8-2型非標(biāo)鍋爐，設(shè)計(jì)燃料為貧煤，過熱蒸汽溫度為540℃，1999年投產(chǎn)后各參數(shù)指標(biāo)正常，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。鍋爐運(yùn)行四年后發(fā)現(xiàn)有過熱汽溫偏低的情況，經(jīng)歷一段時(shí)間（大約半年至一年）的持續(xù)惡化后，在滿負(fù)荷情況下，主汽溫度經(jīng)常性低于520℃，甚至有燃燒個(gè)別煤種時(shí)主汽溫度低于480℃的情況存在，不能滿足汽機(jī)主汽門進(jìn)口汽溫520℃-540℃的設(shè)計(jì)要求。為了提高蒸汽溫度，運(yùn)行人員采取了多種技術(shù)手段，如關(guān)閉減溫水門，加大風(fēng)量提高燃燒過?？諝庀禂?shù)，倒層燃燒（增加上層給粉機(jī)出力，同時(shí)減少下層給粉機(jī)出力，加大下層二次風(fēng)風(fēng)量），減少煤粉細(xì)度，開啟爐底打焦孔增加爐底冷空氣進(jìn)量等，都不能使上述狀況得到有效解決。經(jīng)過較長時(shí)間的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)的過熱蒸汽溫度隨鍋爐負(fù)荷的增加而降低，蒸汽流量（100-175t/h的范圍內(nèi)）與溫度（480-535℃范圍內(nèi)）之間的對應(yīng)關(guān)系呈反比例趨勢。出現(xiàn)上述情況后，因?yàn)楸仨毑扇√岣哌^熱蒸汽溫度的措施燃燒，加大了過?？諝庀禂?shù)，抬高了火焰中心，導(dǎo)致鍋爐燃燒不穩(wěn)，爐膛負(fù)壓波動(dòng)較大，低負(fù)荷運(yùn)行能力降低，鍋爐易滅火等情況出現(xiàn)。

1.2 缺陷的排查過程

我廠#2爐汽溫偏低狀況在最初的一段時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)出偏低幅度小、偏低程度不一、有偶發(fā)性等特點(diǎn)，這種狀況在鍋爐運(yùn)行過程中是比較常見的現(xiàn)象，且通過技術(shù)手段能得到一定程度的彌補(bǔ)。汽溫偏低情況在后期則具有常態(tài)化，相似燃燒條件下偏低程度大致相同，過熱器左右側(cè)溫度有偏差等特點(diǎn)。確定#2爐過熱蒸汽溫度異常后，我廠從多方面入手查找原因，并請求了廠外技術(shù)支援。因?yàn)槲覐S電負(fù)荷需要根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度情況隨時(shí)做出調(diào)整，負(fù)荷峰谷值之間差異很大；我廠燃用煤種變化較大，常需要摻混燃燒；我廠#2爐在投運(yùn)后為改善鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力進(jìn)行了水平濃淡型燃燒器替代原船型燃燒器的改造；因?yàn)檫^熱器爆管事故封堵難于更換的過熱器蛇形管，這些都是可能造成鍋爐蒸汽溫度偏低的因素，同時(shí)也是正確判斷缺陷原因的干擾因素，增加了缺陷發(fā)現(xiàn)及分析判斷的難度，導(dǎo)致缺陷發(fā)生后很長一段時(shí)間未能消除。針對可能造成汽溫偏低的原因，我廠先后做出一些整改，如進(jìn)行燃燒器的再改造、增設(shè)爐膛內(nèi)壁穩(wěn)燃帶、粗粉分離器改造、增設(shè)大屏過熱器組數(shù)等措施，均未能有效解決該問題。缺陷最終是在鍋爐大修時(shí)鍋爐汽包內(nèi)蒸汽分離清洗裝置拆卸后發(fā)現(xiàn)的。

1.3 缺陷的描述

我廠蒸汽清洗裝置采用穿層孔板式蒸汽清洗裝置，清洗水給水裝置為噴淋式，給水經(jīng)清洗水給水管上部開孔向上噴出，經(jīng)給水管上部管罩阻擋后改為向下噴淋。

1.4 缺陷特點(diǎn)

隱蔽性。缺陷點(diǎn)位于汽包上部，被穿層式孔板和清洗水給水管遮擋，未拆卸情況下，因?yàn)橐暯堑仍?，很難被進(jìn)入汽包檢查人員直視到；少發(fā)性。經(jīng)查找未找到記錄類似情況的資料，技術(shù)人員沒有類似缺陷的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，造成漏檢，錯(cuò)失缺陷發(fā)現(xiàn)的最佳時(shí)機(jī)。

2 缺陷分析

2.1 缺陷形成原因分析

檢修過程中技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)清洗水管罩上的擊穿孔集中于進(jìn)水端，而未被擊穿的末端位置處也有深淺不一尚凹點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)#2爐存在的問題后，檢修人員打開型號(hào)與#2爐完全一致并早3年時(shí)間投運(yùn)的#1號(hào)爐汽包檢查，發(fā)現(xiàn)#1爐清洗水管罩也有尚未擊穿的凹點(diǎn)，凹點(diǎn)最大深度3mm左右。經(jīng)粗略分析認(rèn)為#1#2爐清洗水管罩均采用G20鋼材（因技術(shù)條件限制未對管罩所用鋼材進(jìn)行精確簽定），不同之處在于#1爐管罩厚度為5mm左右，#2爐管罩厚度為3.5mm左右。據(jù)此分析認(rèn)為#2爐清洗水管罩厚度不足，所用鋼材質(zhì)量（主要為硬度）可能不合格。

2.2 缺陷造成的影響

分析后認(rèn)為該缺陷造成的后果主要有以下兩方面。

（1）鍋爐運(yùn)行過程中部分清洗水向上噴出，蒸汽帶水。汽包送入過熱器的飽和蒸汽攜帶水是鍋爐蒸汽污染的兩個(gè)主要原因即蒸汽帶水和溶鹽其中之一。本案中，由缺陷而增加的蒸汽帶水量與各擊穿點(diǎn)圓孔流量有關(guān)，即與孔前后作用水頭值有關(guān)，與配水給水與汽包內(nèi)汽壓差值有關(guān)，而與鍋爐負(fù)荷等參數(shù)無關(guān)。#2鍋爐在低負(fù)荷工況下能提供的過?？諝猓a(chǎn)生的煙氣，煙氣攜帶熱量的比例相對高負(fù)荷時(shí)要高，導(dǎo)致低負(fù)荷工況下過熱蒸汽溫度較高，同時(shí)因?yàn)闊煔鈹y帶相對較多的熱量，鍋爐熱效率下降。（2）一般而言，影響蒸汽清洗效果的主要因素有清洗水量、清洗水品質(zhì)、水層厚度、清洗前蒸汽的含鹽量、蒸汽流速等幾方面。其中清洗水量大，則清洗效果好，而清洗水層太薄時(shí)，清洗水與蒸汽接觸時(shí)間短，清洗不充分，效果不好。目前技術(shù)條件下，高壓電站鍋爐一般用30%-50%的鍋爐給水作清洗水。我廠#2鍋爐因?yàn)椴糠智逑此ㄟ^缺陷點(diǎn)直接進(jìn)入蒸汽引出管，導(dǎo)致清洗水量不足，不能滿足清洗水層厚度30-50mm的要求[2]，甚至部分穿孔板面處無清洗水層，穿孔板下波形板分離器葉片表面不能形成清洗水膜，蒸汽清洗不足。該缺陷帶來的蒸汽帶水和蒸汽清洗不足后果都會(huì)導(dǎo)致蒸汽含鹽量增加，蒸汽品質(zhì)惡化。該缺陷的處理為更換#1、#2鍋爐蒸汽清洗水管罩并對#2爐過熱器管道取樣檢查。

參考文獻(xiàn)

[1]李詩久.工程流體力學(xué)[M]機(jī)械工業(yè)出版社，1990，10：165-167.

[2]山西省電力工業(yè)局.鍋爐設(shè)備運(yùn)行[M]中國電力出版社，2000，1： 211-213.

作者簡介：董立華（1971-），男，工程師。