對電站鍋爐尾部煙道管子吹損問題的探討

（廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東汕尾市，516600） 蘇駿騰

1 前言

電站鍋爐在運(yùn)行中，燃料燃燒和介質(zhì)換熱是一個極其復(fù)雜的物理化學(xué)過程，而這一進(jìn)程會受到多方面因素的影響，使得鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰分會部分附著在鍋爐的受熱面上，從而增加熱阻，降低鍋爐金屬管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，嚴(yán)重地甚至?xí)斐慑仩t出力降低，不得不停爐檢修，這些都會給鍋爐的使用運(yùn)行埋下諸多不利因素。

2 吹損影響及其危害分析

現(xiàn)實(shí)中，電站鍋爐的煙道受熱面主要采用懸吊形式的結(jié)構(gòu)，而鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰分極易在煙道受熱面上累積，從而增大煙道阻力，降低鍋爐出力，嚴(yán)重時不得不進(jìn)行停爐檢修。為了解決這一問題，我國電站大量使用了蒸汽吹灰器，雖然它可以實(shí)現(xiàn)對煙道尾部受熱面灰分的及時吹掃，但也同時造成了受熱面周圍出現(xiàn)了吹損問題，而這可能會進(jìn)一步導(dǎo)致尾部煙道管子出現(xiàn)泄露問題，給電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行埋下諸多風(fēng)險(xiǎn)隱患。

結(jié)合大量的工程實(shí)踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，尾部煙道管子的吹損主要發(fā)生在稍遠(yuǎn)離吹灰器的管子交叉部位。這是因?yàn)榇祷移髡龑Φ牡谝粋€管子為了降低吹損影響，通常都會加裝防磨瓦，而稍遠(yuǎn)離吹灰器的管子交叉位置一方面沒采取加裝防磨瓦等保護(hù)措施，另一方面因?yàn)榻徊嫖恢玫慕Y(jié)構(gòu)限制，反而普遍存在不同程度的吹損現(xiàn)象。常見的吹損位置示例見圖1。

圖1 吹損位置示例

3 吹損原因分析

3.1 管子交叉處容易形成吹灰蒸汽的渦流回旋

對于尾部煙道管子的交叉處，可能同時受到多股吹灰蒸汽的作用。比如來自蒸汽吹灰器的直接吹掃作用，以及被交叉處懸吊管反射回來的吹灰蒸汽，這些吹灰蒸汽會在交叉部位形成渦流回旋，使得吹掃力量呈現(xiàn)出數(shù)倍增長，進(jìn)而造成此處易形成嚴(yán)重地吹損問題。通過相關(guān)計(jì)算分析可知，回旋蒸汽的沖擊影響甚至可以達(dá)到蒸汽直吹的數(shù)倍之多，過大的回旋吹掃力量是造成吹灰器上、下方管排與管子交叉處發(fā)生嚴(yán)重吹損問題的直接原因。

3.2 高溫沖刷煙氣作用

在實(shí)際中我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，雖然吹灰器上、下方的管子都會出現(xiàn)不同程度的吹損現(xiàn)象，但下方往往更為嚴(yán)重。這是因?yàn)橄路降墓茏硬粌H會直接受到吹灰蒸汽的影響，同時還會受到高溫?zé)煔獾臎_刷作用。高溫?zé)煔鈴纳献韵碌臎_刷使得吹灰氣旋的力量被加大，從而自然就加劇了吹損。與下方管子相比，吹灰器上方的管子僅受吹灰蒸汽的單方面影響，吹灰蒸汽是從下往上進(jìn)行吹掃，必須克服煙道的阻力和自身重力，使得上方管子的吹掃力量明顯會低于下方管子，這反映到吹損程度上就是上方管子的損傷較輕。

3.3 防磨瓦覆蓋不到位

現(xiàn)實(shí)中，正對吹灰器的第一根管子受到的吹掃力量最大，絕大部分電站都會在離吹灰器最近的位置加裝防磨瓦，從而實(shí)現(xiàn)對吹損問題的應(yīng)對。而稍遠(yuǎn)離吹灰器的管子及相應(yīng)交叉處，可能會因沒加裝防磨瓦的緣故而呈現(xiàn)出不同程度的吹損影響。一般隨著與吹灰器距離的增大，管子受到的吹灰蒸汽沖刷力量會逐漸減弱，反映到吹損程度上就是損傷的嚴(yán)重程度會不斷降低。

3.4 吹灰壓力和頻率設(shè)置不當(dāng)

在實(shí)際工作中也發(fā)現(xiàn)，不同電站即使鍋爐的型號和工況都類似，但檢修中卻發(fā)現(xiàn)煙道管子尾部受熱面的吹損量卻存在很大程度的不同。這主要是因?yàn)榇祷覊毫皖l率設(shè)置不當(dāng)造成的。吹損問題比較嚴(yán)重地電站，其吹灰壓力一般設(shè)置地都相對較高，而吹損問題較輕的電站，吹灰壓力都設(shè)置較低。過高的吹灰壓力會增大吹灰蒸汽的沖刷力，進(jìn)而給管子造成的損傷也較大。此外，有的電站的吹灰頻率過高，過于頻繁的吹灰會讓管子受熱面受到較長時間的連續(xù)沖刷作用，這自然也會加劇吹損。比如有的電站將吹灰頻率設(shè)置為每班1次，甚至在吹灰結(jié)束后都沒實(shí)際確認(rèn)吹灰器是否真實(shí)推出，那么其管子受損情況自然比那些吹灰頻率僅為每天1次的電站嚴(yán)重地多。

3.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

以上對電站鍋爐尾部煙道管子發(fā)生吹損的原因進(jìn)行了多方面的分析，但那些都不是最根本的原因。事實(shí)上，導(dǎo)致吹損的最根本原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成的。鍋爐內(nèi)部各種管路的縱橫交叉，大大限制了吹灰蒸汽的作用范圍，為了達(dá)到將灰分充分吹除的效果，有必須增大吹灰器的數(shù)量和吹掃力量，使得吹損問題很難從根本行得到切實(shí)解決。此外，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝時沒有充分考慮吹損影響，比如缺乏加裝必要的防吹擋板，這也在一定程度上造成了吹損問題始終沒能得到有效控制。

4 應(yīng)對措施探討

4.1 加裝防磨瓦

針對吹損問題，一個最簡單的應(yīng)對措施就是加裝防磨瓦?？梢越Y(jié)合電站鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況，針對易發(fā)生吹損或吹損量較大的位置加裝防磨瓦，從而實(shí)現(xiàn)對吹損的有效預(yù)防。這里需要提及的一點(diǎn)是，防磨瓦不是加裝的越多越好，有的電站在解決鍋爐管子吹損問題時的思路就是在出現(xiàn)損傷的位置加裝防磨瓦，這種不從根本上解決問題的方式可能會陷入惡性循環(huán)，對鍋爐的傳熱效率造成極大程度的影響。

4.2 加裝防吹擋板

考慮到懸吊管結(jié)構(gòu)會反射吹灰蒸汽，并進(jìn)一步和直吹蒸汽流形成氣流回旋，增大吹掃力量。可以在懸吊管兩側(cè)的管排上加裝一個防吹擋板。采用這種方法時，值需要在管組的第一個管子上加裝即可，其他管子不用單獨(dú)加裝，即可以起到防吹作用，又不會過多影響到煙氣通道的橫截面。

4.3 合理設(shè)置吹灰參數(shù)

首先，應(yīng)對同類型電站尤其是吹損問題較輕的電站進(jìn)行走訪調(diào)研，并結(jié)合自身的運(yùn)行情況進(jìn)行規(guī)律摸索和總結(jié)，進(jìn)而得到最佳的吹灰參數(shù)。比如在不影響吹灰效果的前提下，吹掃力量應(yīng)該越小越好，吹灰頻率應(yīng)越低越好。其次，應(yīng)結(jié)合電站鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況，尤其是尾部煙道受熱面附著的灰分量情況，合理設(shè)置吹灰頻率和決定投用的吹灰器數(shù)量，即由原先的按計(jì)劃執(zhí)行吹灰操作改為匹配吹灰需求執(zhí)行操作。

4.4 更新除灰技術(shù)手段

傳統(tǒng)的蒸汽吹灰除灰范圍有限，具有投資大、能耗高且對鍋爐管子受熱面會造成損傷等缺陷。在這種情況下，應(yīng)加強(qiáng)對新一代除灰技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用工作。比如聲波除灰技術(shù)就具有作用范圍大、除灰無死角、結(jié)構(gòu)緊湊、投資小等優(yōu)點(diǎn)，而且還能依據(jù)電站鍋爐的運(yùn)行情況對聲波頻率進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，進(jìn)而達(dá)到最佳的除灰效果。