供暖余熱型熱水鍋爐故障分析及防護(hù)

董自春鄒建鵬

（1.中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七O三研究所，黑龍江 哈爾濱 150078；

2.中石化西北分公司供電管理中心發(fā)電一廠，新疆 輪臺(tái) 841600）

·維護(hù)與修理·

供暖余熱型熱水鍋爐故障分析及防護(hù)

董自春1鄒建鵬2

（1.中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七O三研究所，黑龍江 哈爾濱 150078；

2.中石化西北分公司供電管理中心發(fā)電一廠，新疆 輪臺(tái) 841600）

介紹了余熱型熱水鍋爐與普通熱水鍋爐存在的差異，對(duì)鍋爐超壓、管線水錘現(xiàn)象和管道內(nèi)腐蝕等共性的故障問(wèn)題，提出了可行的防護(hù)方法，有助于司爐工人對(duì)該型鍋爐特性的掌握，保證供暖鍋爐的正?？煽窟\(yùn)行。

余熱型熱水鍋爐；三通擋板閥；超壓；水錘現(xiàn)象；腐蝕

某自備電廠原有3臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)組用于發(fā)電，近年來(lái)，為充分利用燃機(jī)排出的高溫?zé)煔鉄崃?，在燃機(jī)排出口加裝了3臺(tái)熱功率為14MW、臥式強(qiáng)制循環(huán)余熱型熱水鍋爐，實(shí)現(xiàn)了煙氣余熱的有效經(jīng)濟(jì)循環(huán)利用。該余熱型熱水鍋爐能夠排出兩種溫度參數(shù)的熱水，其中壓力0.5MPa、溫度為130℃的熱水經(jīng)管道輸送到工業(yè)用戶端的板式換熱器，換熱后可加熱重質(zhì)原油等，保證聯(lián)合站工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行，小部分用于加熱洗浴用水，滿足職工生活用水需求。而低參數(shù)的壓力為0.5MPa，溫度為95℃熱水則用于冬季工業(yè)廠房和職工宿舍等生活區(qū)的采暖。余熱型熱水鍋爐區(qū)別于一般熱水鍋爐，有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

第一，采用燃機(jī)排出的400℃高溫尾氣加熱內(nèi)部受熱面，類(lèi)似于換熱器，無(wú)燃燒器不存在高溫燃燒，經(jīng)濟(jì)可靠。

第二，啟機(jī)運(yùn)行靈活，利用三通擋板閥開(kāi)度調(diào)節(jié)進(jìn)入余熱鍋爐煙氣量，從而控制鍋爐負(fù)荷在0~14MW范圍變化。

第三，多臺(tái)鍋爐相互并列運(yùn)行，可運(yùn)可備，即使在冬季最大負(fù)荷工況時(shí)仍然滿足。

運(yùn)行及檢修人員針對(duì)這種類(lèi)型的熱水鍋爐需充分了解其使用的注意事項(xiàng)，避免和減少因故障問(wèn)題導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。

一、高溫部件及其保溫日常維護(hù)

鍋爐高溫部件主要包含煙氣通道和管道部件。高溫?zé)煔馔ǖ朗侵肝挥阱仩t本體前的煙道部分，其內(nèi)部長(zhǎng)期接受燃機(jī)排出的400℃以上煙氣沖刷，夏季時(shí)煙氣溫度高達(dá)500℃。隨鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行，內(nèi)襯板和外護(hù)板之間的硅酸鋁保溫材料會(huì)被吹散減薄，進(jìn)而導(dǎo)致煙道外部溫度過(guò)高，這種情況不僅會(huì)增加鍋爐的漏煙熱損失，降低鍋爐的熱效率，嚴(yán)重時(shí)影響鍋爐安全運(yùn)行。因此例行性檢測(cè)高溫?zé)煔馔ǖ赖谋砻鏈囟容^為必要，特別是鍋爐在運(yùn)行年限較長(zhǎng)的情況下，需及時(shí)記錄。針對(duì)這一問(wèn)題檢查重點(diǎn)應(yīng)集中在人孔門(mén)、膨脹節(jié)連接處等結(jié)合部位。

近年來(lái)，紅外熱成像檢測(cè)法已經(jīng)作為電廠行業(yè)人員熟悉的一項(xiàng)預(yù)防性維護(hù)方法，能夠在日常設(shè)備巡視中發(fā)現(xiàn)溫度過(guò)高的問(wèn)題。使用熱成像檢測(cè)，巡視人員可以通過(guò)不接觸的方式，在儀器上對(duì)應(yīng)出高溫?zé)煹劳獗诘母邷攸c(diǎn)，高溫點(diǎn)意味著此處的保溫減薄或出現(xiàn)貫通現(xiàn)象，在維修時(shí)加以鞏固。巡視人員還需要對(duì)供熱管線進(jìn)行不定期檢查，是否存在人為破壞的情況，避免冬季環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)將管道凍裂，影響正常使用。

二、三通擋板閥故障及其維護(hù)

余熱型熱水鍋爐前置三通擋板閥是鍋爐負(fù)荷的主要調(diào)節(jié)部件，通過(guò)不同開(kāi)啟角度有效改變進(jìn)入鍋爐本體的煙氣比例。當(dāng)閥位處于全關(guān)狀態(tài)，燃機(jī)排氣通過(guò)旁通煙囪全部排入大氣；當(dāng)閥位處于全開(kāi)狀態(tài)，燃機(jī)排氣則全部進(jìn)入余熱鍋爐本體。一般根據(jù)熱用戶的對(duì)管線出口水溫和流量的要求，將閥位調(diào)至合適的開(kāi)度，此時(shí)煙氣一部分被鍋爐吸收，另一部分則直接排入大氣，同時(shí)保證了燃機(jī)的運(yùn)行。在鍋爐運(yùn)行中，三通擋板閥起著至關(guān)重要的作用，啟機(jī)和停爐時(shí)都要對(duì)其進(jìn)行操作，還需要做好相關(guān)連鎖控制邏輯，在緊急情況下能夠自行關(guān)閉，保護(hù)鍋爐安全。在長(zhǎng)期使用中如使用不當(dāng)和其他因素，容易發(fā)生一些故障，需要采取措施。

（1）主軸如運(yùn)行中出現(xiàn)卡澀或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈敏情況時(shí)，應(yīng)在停機(jī)后及時(shí)排除故障，確定是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原因還是軸承卡澀導(dǎo)致。當(dāng)為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障時(shí)，排除電氣故障，置于就地操作位置，人工手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)至關(guān)閉狀態(tài)。為保證軸承潤(rùn)滑，在日常維護(hù)中應(yīng)固定周期的給軸承添加石墨粉，不能使用潤(rùn)滑脂。

（2）為避免減少擋板閥壽命，停機(jī)后宜將擋板處于關(guān)閉狀態(tài)。即使在運(yùn)行過(guò)程中，宜避免長(zhǎng)期在45°半開(kāi)狀態(tài)處，因此種情況下煙氣長(zhǎng)期吹動(dòng)閥板，搖晃導(dǎo)致蝸桿機(jī)構(gòu)齒輪間距變大。

（3）當(dāng)長(zhǎng)期運(yùn)行，三通擋板閥在關(guān)閉狀態(tài)可能出現(xiàn)煙氣泄漏量增大的情況時(shí)，應(yīng)在燃機(jī)停機(jī)時(shí)檢查是否為密封風(fēng)機(jī)還是門(mén)板處間隙變動(dòng)導(dǎo)致，可通過(guò)調(diào)整內(nèi)部調(diào)節(jié)螺栓改變間隙大小。

三、鍋爐超壓故障及其處理

當(dāng)由于斷電或其他自動(dòng)化故障致使供暖水循環(huán)泵停止運(yùn)行時(shí)，鍋爐內(nèi)爐水流動(dòng)停滯，但繼續(xù)被加熱時(shí)，鍋爐內(nèi)的水被部分汽化，壓力會(huì)越來(lái)越大，一段時(shí)間不采取措施將出現(xiàn)鍋爐超壓。該鍋爐設(shè)計(jì)壓力為1.0MPa，需要采取方法確保鍋爐在超壓時(shí)安全過(guò)渡。

一是監(jiān)視鍋爐出口流量、水溫和壓力，當(dāng)壓力超過(guò)報(bào)警壓力時(shí)監(jiān)視器發(fā)出報(bào)警，此時(shí)人工開(kāi)啟電動(dòng)門(mén)，將供水管部分壓力泄至回水管。若壓力不能及時(shí)恢復(fù)正常，依然有升高的趨勢(shì)，水溫超過(guò)150℃時(shí)三通擋板閥連鎖關(guān)閉，避免鍋爐繼續(xù)受熱。

二是在鍋爐進(jìn)出口集箱配置4個(gè)彈簧式安全閥，當(dāng)鍋爐壓力超過(guò)其整定壓力時(shí)，安全閥起跳。為保證安全閥的可靠，按照蒸規(guī)的要求，每年對(duì)安全閥進(jìn)行校驗(yàn)。

四、管道水錘現(xiàn)象及其預(yù)防

水錘現(xiàn)象在熱水供熱管道中出現(xiàn)的可能性普遍存在，由于管道中熱水因某些原因引起流速急劇變化時(shí)，流體慣性作用引起熱水壓力急劇變化。水錘產(chǎn)生巨大的振動(dòng)，給管線安全帶來(lái)了危害。水錘一般在兩種情況下出現(xiàn)。

一是供暖管線長(zhǎng)距離布置，不可避免出現(xiàn)高低起伏，在一些地方有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生停泵時(shí)，整個(gè)管路系統(tǒng)中在這些地方出現(xiàn)“水柱分離”現(xiàn)象，尤其在“膝狀”折點(diǎn)處產(chǎn)生負(fù)壓，熱水汽化會(huì)出現(xiàn)“斷流空腔彌合水錘”。

二是循環(huán)水泵突然停機(jī)，出口壓力突然降低產(chǎn)生負(fù)水擊，危害循環(huán)泵安全，入口壓力突然升高，產(chǎn)生正水擊回傳至用戶，形成瞬間壓力，造成管道和設(shè)備的破壞。

關(guān)于水錘的預(yù)防措施，首先，要確保供熱管線布置盡量平順，避免垂直上下走向或突然拐彎，距離特別廠的管線在設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行水錘計(jì)算。

其次，在循環(huán)水泵供水管與吸水管之間設(shè)置帶止回閥的泄壓旁通管。循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)，水泵出口側(cè)壓力高于吸水側(cè)，止回閥呈關(guān)閉狀態(tài)。突然停泵，泵出口側(cè)壓力急劇下降，吸水側(cè)壓力增高，此時(shí)吸入側(cè)通過(guò)止回閥將壓力泄往出口側(cè)，減小和防止水錘危險(xiǎn)。

五、管道內(nèi)腐蝕及防護(hù)

鍋爐及管道內(nèi)腐蝕是制約其壽命的最關(guān)鍵因素。管道在運(yùn)行和停運(yùn)期間應(yīng)溶解氧和電化學(xué)、CO2等均會(huì)發(fā)生一定的腐蝕，其表現(xiàn)為在鍋爐或供熱管道內(nèi)壁上形成麻坑貨斑點(diǎn)腐蝕，因此為控制水中溶解量熱水鍋爐水質(zhì)應(yīng)嚴(yán)格滿足GB/T1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》。但補(bǔ)水中仍然溶解少量的氧，而且在供熱管線停運(yùn)后，管道中上部可能出現(xiàn)真空將空氣滲入，金屬表面上殘存水分和泥渣，極易發(fā)生腐蝕。長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)表面供熱管線停運(yùn)后的腐蝕現(xiàn)象比運(yùn)行時(shí)氧腐蝕更為嚴(yán)重。

為減少管道內(nèi)腐蝕，需要做到以下幾點(diǎn)。

在管線不同的位置取樣檢測(cè)水的含氧量和硬度等?？刂蒲a(bǔ)水中溶解氧的含量，定時(shí)清洗除氧水箱和軟化水器，保證兩者在水質(zhì)要求范圍內(nèi)。定期檢查并及時(shí)補(bǔ)充海綿鐵，同時(shí)避免海綿鐵板結(jié)。

控制管線中循環(huán)水的pH值在10~13范圍內(nèi)，可以在金屬表面形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜，當(dāng)pH值較小時(shí)，腐蝕加劇。

鍋爐的受熱面管道壁厚較薄，在鍋爐停運(yùn)后排干爐水，用小火將爐烘干，時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)進(jìn)行充氮保護(hù)。

六、結(jié)語(yǔ)

供暖用余熱型熱水鍋爐與普通熱水鍋爐存在上述中一些共性問(wèn)題，運(yùn)行操作人員應(yīng)充分了解防護(hù)措施，加強(qiáng)鍋爐日常運(yùn)行管理和維護(hù)，保持鍋爐在良好的使用狀態(tài)，確保鍋爐安全運(yùn)行可靠，不產(chǎn)生危害性影響。

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