電廠給水泵倒暖系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用

李濤　商敏

摘 要：電廠鍋爐給水泵由于倒暖管路、平衡管彎頭、管路焊縫、閥門門體砂眼等處的泄漏故障，年累計(jì)造成給水泵停運(yùn)檢修達(dá)14次之多。水汽管路的防爆防磨議題引起我們的高度關(guān)注，組織專業(yè)技術(shù)力量進(jìn)行攻克。在參考國內(nèi)外對(duì)該現(xiàn)象的研究資料基礎(chǔ)上，借鑒其他電廠的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)勝利發(fā)電廠二期工程給水泵倒暖管系統(tǒng)泄漏故障原因進(jìn)行分析總結(jié)，并做了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)，基本消除了以上泄漏問題，改進(jìn)后的系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，提高了給水泵運(yùn)行安全性及經(jīng)濟(jì)性，收到良好的效果，并為水汽管路的防爆防磨提供了很好的參考案例。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠 倒暖管路 防爆防磨

1 簡述倒暖管系統(tǒng)管道滲、漏、爆情況

勝利發(fā)電廠的二期300MW供熱機(jī)組采用的為沈陽水泵廠生產(chǎn)的CHTC5/6型鍋爐給水泵，配有2臺(tái)50%容量汽動(dòng)給水泵和1臺(tái)50%容量電動(dòng)給水泵，每臺(tái)給水泵組均配有前置泵。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，2臺(tái)汽動(dòng)給水泵并聯(lián)運(yùn)行，電動(dòng)給水泵保持備用。機(jī)組自投產(chǎn)以來，給水泵組倒暖系統(tǒng)和平衡水系統(tǒng)曾多次發(fā)生閥門和管道泄漏問題，泄漏出的高溫高壓水，影響其周圍設(shè)備的安全運(yùn)行。每次處理都要停運(yùn)給水泵，給設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行造成了經(jīng)濟(jì)損失。

2倒暖系統(tǒng)管道發(fā)生滲、漏、爆現(xiàn)象的原因分析

由于倒暖管爆破泄漏，大量高壓給水外泄，嚴(yán)重地影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。要解決泄漏問題，首先要弄清倒暖系統(tǒng)泄漏的原因，經(jīng)過認(rèn)真研究泵組倒暖系統(tǒng)歷次泄漏情況后發(fā)現(xiàn)：發(fā)生泄漏爆管事故的位置主要集中在給水泵倒暖管路和平衡管路彎頭處以及管路的焊縫處，據(jù)統(tǒng)計(jì)在一年中給水泵由事故造成的14次停運(yùn)檢修中，有12次是由于倒暖管路和平衡管路彎頭處以及管路的焊縫處泄漏造成的，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行帶來極大的安全隱患。對(duì)倒暖系統(tǒng)的管道的壁厚進(jìn)行測量并切割后發(fā)現(xiàn)，管道內(nèi)壁有大量沖刷腐蝕痕跡，管道彎頭部位尤為嚴(yán)重。從泄漏狀況的統(tǒng)計(jì)和實(shí)際切割管道檢查的結(jié)果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致管道泄漏的原因主要有：

2.1 管道沖刷腐蝕造成爆管泄漏故障發(fā)生：

沖蝕磨損是材料表面被機(jī)械力導(dǎo)致的主要破壞。在管道使用中沖刷腐蝕和氣蝕會(huì)使管壁局部變薄。管道內(nèi)部腐蝕變薄，壓力過大就會(huì)導(dǎo)致泄漏或爆裂。倒暖管路系統(tǒng)原有的設(shè)計(jì)中，倒暖管是由給水泵的出口母管引出，管道內(nèi)的工質(zhì)流動(dòng)壓力高達(dá)15-20MPa，長期處于18MPa左右的高壓狀態(tài)。倒暖管路由給水泵出口母管接出經(jīng)節(jié)流孔板節(jié)流降壓后為電動(dòng)給水泵暖泵，由于長年運(yùn)行，節(jié)流孔板沖刷嚴(yán)重，節(jié)流效果變差。大量高壓給水長時(shí)間直接沖刷倒暖管路，造成管路彎頭、閥門被嚴(yán)重沖蝕，管壁逐漸變薄等狀況導(dǎo)致泄漏事故頻繁發(fā)生，并給隔離泵組帶來較大困難，為機(jī)組安全運(yùn)行留下隱患。

2.2 管材選型不合理引起腐蝕導(dǎo)致泄漏故障發(fā)生

查閱國內(nèi)外汽水管道系統(tǒng)的研究資料，并與金屬材料研究人員探討，發(fā)現(xiàn)原管道采用的管材為普通碳鋼，熱塑性和耐高溫性能較差，閥體材料為碳鋼，熱塑性差，在管道內(nèi)容易形成流量加速腐蝕。流量加速腐蝕是一種由于管道中的水的流動(dòng)加速了碳鋼和低合金鋼材料腐蝕的形式， 發(fā)生流量加速腐蝕的原因與水的處理方式關(guān)系較大。 在還原性全揮發(fā)處理的條件下， 鋼鐵的表面會(huì)形成Fe3O4薄膜，F(xiàn)e3O4薄膜是一種常見的低含氧量的鐵氧化物薄膜， 由致密的內(nèi)伸層和多孔疏松的外延層構(gòu)成。 它是金屬中的鐵離子通過與給水中含量較低的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在原純金屬表面和水之間形成的一種穩(wěn)定的表層，在一般情況下對(duì)碳鋼表面具有一定的保護(hù)作用，碳鋼和水通過以下化學(xué)反應(yīng)形成氧化物：反應(yīng)1是：

；

而在特殊的高溫水與全揮發(fā)的運(yùn)行環(huán)境下，碳鋼管道會(huì)有一定的溶解度。 這是由于在某種條件時(shí)這種 薄膜將不會(huì)形成，在反應(yīng) 1 中發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的 Fe2+在進(jìn)行第 2 步反應(yīng)生成磁鐵礦之前就被給水沖走，這樣管道表面的那層有保護(hù)作用的表層就不會(huì)形成，而且，即使已形成的磁鐵礦薄膜也能溶解于給水之中，當(dāng)局部水流動(dòng)條件惡化時(shí)，由于疏松的 外延層不耐水流的沖擊，水作為氧化劑其氧化能力又非常弱，沒有能量使 Fe2+氧化為 Fe3+并隨后轉(zhuǎn)化為具有保護(hù)作用的氧化膜覆蓋層，使 薄膜處于活性狀態(tài)，這時(shí)給水系統(tǒng)的局部會(huì)發(fā)生流動(dòng)加速腐蝕[ 1 ]。

2.3管道的布置不合理導(dǎo)致的泄漏：

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)倒暖系統(tǒng)的管路布置不合理，走向過于復(fù)雜，大量使用短管和彎頭，造成工質(zhì)流動(dòng)時(shí)頻繁換向。在倒暖管路中，高速流動(dòng)的水流，并在遭遇到閥門、拐彎等管段時(shí)流向發(fā)生改變，水滴在高速下與管件或管子撞擊，產(chǎn)生水擊，出現(xiàn)噪聲、振動(dòng)或者局部高壓，使彎頭壁和焊縫處被嚴(yán)重沖刷，嚴(yán)重時(shí)能破壞管件接口和轉(zhuǎn)彎處的嚴(yán)密性。

2.4焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)低造成泄漏

管道切開發(fā)現(xiàn)，管道接頭處，存在焊接的焊渣、焊瘤現(xiàn)象，容易在管道中形成渦流，對(duì)管道沖刷嚴(yán)重通過觀察分析，得出了導(dǎo)致倒暖管泄漏的最主要原因就是流動(dòng)工質(zhì)的壓力過高給管道帶來高強(qiáng)度沖刷，加之管材選用和管道布置方面存在缺陷，最終導(dǎo)致泄漏事件的發(fā)生。3 倒暖管路優(yōu)化治理

為了徹底根除隱患，消除給水泵倒暖管頻繁泄漏問題，避免給水泵因?yàn)榈古茴l繁泄漏導(dǎo)致給水泵停運(yùn)的情況，對(duì)給水泵組倒暖系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)：

3.1 降低倒暖管系統(tǒng)內(nèi)的壓力

根據(jù)給水泵倒暖的原理，在保證工質(zhì)溫度不變的情況下，將倒暖管進(jìn)水由給水泵出口母管（15-20MPa）改由前置泵的出口管道（1.4MPa）引出。倒暖管系統(tǒng)內(nèi)壓力降低90%，使管道及其附屬部件的沖刷盡可能降低，極大的減少了汽水工質(zhì)對(duì)管道的沖刷腐蝕，改善了管道運(yùn)行狀況。倒暖系統(tǒng)改造前：給水母管（管內(nèi)壓力15-20MPa）

改進(jìn)后給水泵組倒暖系統(tǒng)如圖表2所示：前置泵出口濾網(wǎng)后（管內(nèi)壓力1.4MPa）

3.2升級(jí)管材

采用12Cr1MoV 合金管，管壁為6mm。選擇了添加 Cr 的碳鋼管材可以提高抗流動(dòng)加速腐蝕的能力，這是因?yàn)楹辖痄摫砻娴难趸ぶ泻?Cr 可形成 尖晶石氧化膜， 它在高溫高壓給水中的溶解度比 低很多，可大大減少流動(dòng)加速腐蝕的發(fā)生[ 1 ]

3.3重新布置管道走向

在安裝前，根據(jù)現(xiàn)場的設(shè)備情況，采用PRO/E設(shè)計(jì)軟件對(duì)倒暖管走向進(jìn)行預(yù)先模擬設(shè)計(jì)。使用冷彎工藝對(duì)管道進(jìn)行彎制，使管道的整體性增強(qiáng)，減少彎頭的使用并盡可能使管道轉(zhuǎn)彎處過渡平滑，避免出現(xiàn)90°急轉(zhuǎn)的彎頭。

3.4提高焊接工藝

采用氬弧焊打底然后滿焊的焊接工藝，提升焊接管道的性能，減少焊瘤、焊渣現(xiàn)象。

4 倒暖管治理效果分析

給水泵組倒暖系統(tǒng)改進(jìn)后，實(shí)際倒暖過程中給水泵殼體上下溫差完全符合“主泵殼體上下溫差不大于50℃”的要求，給水泵組倒暖系統(tǒng)改進(jìn)后至今再未發(fā)生泄漏問題，滿足給水泵備用的需要。

5 管道治理措施在平衡管路上的應(yīng)用

平衡管系統(tǒng)的泄漏原因與倒暖管系統(tǒng)泄漏原因類似，將倒暖管系統(tǒng)改造的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到平衡管系統(tǒng)改造中，降低平衡管內(nèi)水壓力，升級(jí)管材，優(yōu)化管路布置走向。平衡管路改造后再未發(fā)生泄漏事故。

6 總結(jié)

通過技術(shù)改進(jìn)，成功消除了高壓水造成的泄漏根源，升級(jí)了管材，優(yōu)化了流道，給水泵倒暖管路和平衡管路頻繁泄漏的問題得以解決。同時(shí)對(duì)平衡間隙進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保證了推力瓦溫度的正常穩(wěn)定，提高了機(jī)組的運(yùn)行可靠性，降低發(fā)電成本和機(jī)組的頻繁檢修成本。為了鞏固取得的效果，在電廠的每次計(jì)劃性檢修時(shí)進(jìn)行管壁的測厚工作并做好記錄，同時(shí)加強(qiáng)日常檢查平衡水的壓力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并做出處理。

參考文獻(xiàn)

1.黃琨，嶺澳核電站二期給水管道流動(dòng)加速腐蝕的控制與改進(jìn)，科技信息，2009 第27期

2.姬鄂豫，姚杰新，電廠供水管線腐蝕機(jī)理與防護(hù)，電力建設(shè)，2007，第11期

作者簡介：李濤，男，漢族，44歲，現(xiàn)在勝利發(fā)電廠汽機(jī)部從事檢修；商敏，男，漢族，43歲，現(xiàn)在勝利發(fā)電廠汽機(jī)部從事檢修工作。