電力企業(yè)鍋爐運(yùn)行傳熱系統(tǒng)分析研究

王志宇

唐山三友化工股份有限公司熱電分公司 河北唐山 063000

鍋爐在啟動(dòng)和停止過(guò)程中，對(duì)熱管的壽命有較大的影響，為此必須相應(yīng)地執(zhí)行不致使熱管失效的控制措施。在鍋爐剛剛啟動(dòng)的時(shí)候，鍋爐內(nèi)水平和直立的管束內(nèi)會(huì)存有一部分水。在啟動(dòng)之后，在鍋爐的過(guò)熱器及再熱器等部位的部分管束內(nèi)由于有積存的凝結(jié)水，這時(shí)就不會(huì)有蒸汽流動(dòng)。這時(shí)，管束壁溫接近于煙氣溫度。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小量的蒸汽才會(huì)通過(guò)過(guò)熱器，但這并不能冷卻管束，壁溫仍舊不會(huì)低于煙氣溫度很多。因?yàn)?，為了保護(hù)鍋爐的過(guò)熱器，在鍋爐負(fù)荷達(dá)不到 10%時(shí)，就要控制排煙溫度，避免煙氣側(cè)溫度偏差現(xiàn)象的存在[1]。

1 運(yùn)行管理

具有自然循環(huán)系統(tǒng)的圓筒形鍋爐，在點(diǎn)火后，應(yīng)該控制循環(huán)水的升溫速度，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)或制造廠家的技術(shù)要求來(lái)進(jìn)行操作。運(yùn)行中要很好的控制鍋爐內(nèi)任意兩點(diǎn)的壁溫不超過(guò)制造廠家的規(guī)定。對(duì)于鍋爐的操作，升壓控制很容易，但對(duì)升溫控制來(lái)說(shuō)，就很難了。如果穩(wěn)定控制不住，造成局部溫升過(guò)高，就會(huì)對(duì)鍋爐的安全生產(chǎn)造成隱患。如果為控制溫升速度而拖延鍋爐的啟動(dòng)時(shí)間，會(huì)使蒸汽的用戶不滿。既要控制好溫升速度，又要滿足客戶對(duì)蒸汽的需求時(shí)間要求，這兩點(diǎn)要綜合來(lái)考慮，力爭(zhēng)找到一個(gè)平衡點(diǎn)[2]。

鍋爐停用后的保養(yǎng)對(duì)熱管的壽命也有突出的影響，也是不可忽視的環(huán)節(jié)。停爐后的保養(yǎng)應(yīng)遵循以下原則。停爐后防腐蝕的措施在鍋爐停運(yùn)以后，對(duì)鍋爐如果不采取防護(hù)措施，會(huì)對(duì)鍋爐的管束內(nèi)部造成氧化腐蝕。主要是由于管束內(nèi)有凝結(jié)水，水中會(huì)溶解氧。而外部的氧氣和二氧化碳等又會(huì)有部分泄漏進(jìn)到管束內(nèi)部，對(duì)管束內(nèi)部造成氧化腐蝕。這些腐蝕產(chǎn)物會(huì)在鍋爐恢復(fù)正常運(yùn)行過(guò)程中，加劇管束內(nèi)部的腐蝕。所以為減輕腐蝕，在鍋爐停爐期間進(jìn)行必要的防護(hù)，對(duì)保護(hù)鍋爐免受腐蝕，延緩鍋爐的使用壽命非常重要。所以在停爐后，為保護(hù)鍋爐，應(yīng)該采取措施，避免外部空氣進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)內(nèi)部，同時(shí)避免凝結(jié)水在鍋爐系統(tǒng)內(nèi)部的停留，保持管內(nèi)部的干燥。采取這樣的措施就隔絕了氧化反應(yīng)發(fā)生的條件，減少了腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

冬季停爐后的防凍措施冬季時(shí)，應(yīng)該將鍋爐各部件的保溫伴熱系統(tǒng)進(jìn)行投用；冬季停爐時(shí)，應(yīng)盡可能采用熱爐放水干式保養(yǎng)；鍋爐停止運(yùn)行后，鍋爐的看火孔、人孔、檢修孔等均應(yīng)關(guān)閉關(guān)嚴(yán)；安排熱工儀表將導(dǎo)管內(nèi)的存水放掉；加強(qiáng)室內(nèi)取暖，設(shè)備系統(tǒng)保溫應(yīng)完好，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)消除。在鍋爐運(yùn)行中，由于操作的失誤或其它條件的突然變化，導(dǎo)致調(diào)整不及時(shí)，均會(huì)造成壁溫的超溫現(xiàn)象發(fā)生。如果操作及時(shí)，超溫時(shí)間就稍短；如果操作沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，超溫時(shí)間就會(huì)很長(zhǎng)。超溫時(shí)間長(zhǎng)短不一，對(duì)鍋爐管束材質(zhì)的影響就不一樣，對(duì)管束的損害也就不一樣。根據(jù)這些不同的現(xiàn)象，還要采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。這些補(bǔ)救措施如更換新的管束，降低操作參數(shù)等。

2 給水、蒸汽品質(zhì)的影響

在電站鍋爐中，水處理設(shè)備好，硬度很小，已基本上不發(fā)生鈣鎂水垢，其水垢主要為氧化鐵、銅和硅酸鹽水垢。這些垢類將會(huì)使受熱面的傳熱受到影響，進(jìn)而致其失效。

3 爐內(nèi)燃燒工況的影響

燃燒狀況的變化對(duì)介質(zhì)的影響在鍋爐運(yùn)行中，如果燃燒狀況發(fā)生了變化，就會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)的煙氣運(yùn)行動(dòng)力場(chǎng)中的溫度場(chǎng)出現(xiàn)變化，從而使?fàn)t膛內(nèi)某個(gè)方向上的溫度場(chǎng)發(fā)生較大的改變。形成溫度偏差。這種偏差會(huì)造成鍋爐傳熱系統(tǒng)傳熱效果的極大惡化。傳熱惡化現(xiàn)象與鍋爐受熱面的工作可靠性關(guān)系極大。何時(shí)發(fā)生傳熱惡化現(xiàn)象及發(fā)生傳熱惡化后的后果如何是非常重要的問(wèn)題。

4 受熱面沾污的影響

在水冷壁、過(guò)熱器等部位，由于受到高溫的影響，管束表面會(huì)有結(jié)渣、沾污、腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。而沾污腐蝕一般發(fā)生在過(guò)熱器等對(duì)流傳熱的受熱面上。受熱面灰污染是燃燒產(chǎn)物中氣態(tài)和固態(tài)礦物質(zhì)沉積黏附在受熱面上引起的。受熱面遭受灰污染的輕重，除與灰的特性和爐內(nèi)熱力工況有關(guān)外，還與煙氣流的流動(dòng)特性和灰顆粒在煙氣流中的受力情況有關(guān)。

5 磨損與腐蝕

鍋爐正常運(yùn)行過(guò)程中，所使用的燃料油和燃料氣經(jīng)過(guò)燃燒后，會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣。而這些煙氣中經(jīng)常攜帶有大量的灰粒。這些灰粒會(huì)對(duì)傳熱系統(tǒng)中受熱面的管束表面造成磨損。當(dāng)使用的燃料發(fā)熱量低，灰分組分高時(shí)，就會(huì)大量產(chǎn)生灰粒，對(duì)鍋爐管束的影響更甚。飛灰中若含有粗大且?guī)в欣饨堑幕伊＃@會(huì)加大對(duì)管束 的磨損。由于煙氣流動(dòng)速度與磨損有很大的相關(guān)性，因此，在考慮傳熱系統(tǒng)中受熱面的結(jié)構(gòu)布置時(shí)，要充分考慮并保證煙氣在煙道內(nèi)的流速適中，避免局部流速過(guò)快，對(duì)管束造成較大的磨損。

6 超期服役

國(guó)內(nèi)很多大型的鍋爐已經(jīng)連續(xù)使用了三十多年，使用時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了鍋爐的設(shè)計(jì)使用壽命。在鍋爐的長(zhǎng)期運(yùn)行中，鍋爐的管束內(nèi)部結(jié)構(gòu)由于受高溫的影響已經(jīng)發(fā)生很多的改變，而管束外部的氧化也減少了管束的強(qiáng)度。這樣就非常容易使管束出現(xiàn)蠕變裂紋。如果得不到及時(shí)維修，就會(huì)造成事故隱患。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鍋爐給水、燃料燃燒狀態(tài)、不同燃料使用的差異，以及鍋爐運(yùn)行年限等的綜合分析，認(rèn)為這些因素對(duì)鍋爐傳熱系統(tǒng)管束的故障具有很大的影響。由于某些因素的影響無(wú)法改善和消除，所以要想消除或緩解某些影響，必須對(duì)鍋爐給水、燃料燃燒狀況等進(jìn)行改善。這種改善在現(xiàn)有的技術(shù)條件下是可以實(shí)現(xiàn)的。