一臺(tái)40 噸飽和蒸汽鍋爐大量汽帶水問(wèn)題原因分析及解決方案

徐衍樹(shù) 白玉 姜峰

膠州市特種設(shè)備檢驗(yàn)服務(wù)中心 山東膠州 266300

1 基本情況

某熱力公司新安裝一臺(tái)40t/h 飽和蒸汽鍋爐，鍋爐型號(hào)為DZL40-1.25-A Ⅱ,配備的鍋爐給水泵型號(hào)為DG46-50＊4，配套電機(jī)額定功率45KW，鍋爐給水泵為變頻調(diào)節(jié)。因公司為供熱企業(yè)，外網(wǎng)采用高溫水供熱，本項(xiàng)目蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽不外供，汽水系統(tǒng)為密閉式循環(huán)。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽去向共分兩部分，其中大部分蒸汽進(jìn)入換熱器進(jìn)行換熱后形成凝結(jié)水，全部回收至低位熱力除氧器；小部分蒸汽用來(lái)為本臺(tái)鍋爐的低位熱力除氧器提供加熱源。

項(xiàng)目建設(shè)完成后進(jìn)行了水壓實(shí)驗(yàn)和漏風(fēng)試驗(yàn)，在完成鍋爐的烘煮爐工作及全部附屬設(shè)備單體試車后，進(jìn)入整套系統(tǒng)試運(yùn)行階段。

在對(duì)本項(xiàng)目鍋爐首次啟動(dòng)提升負(fù)荷過(guò)程中，當(dāng)供汽壓力在1.0MPa，供汽量在13.5t/h 以下時(shí)，鍋爐給水流量與供汽流量基本保持一致。

但繼續(xù)向上提升負(fù)荷，增加供汽量時(shí)，鍋爐給水流量與供汽流量出現(xiàn)偏差，并且隨著供汽流量的增加，鍋爐給水流量與供汽流量的偏差逐漸增大，并伴隨鍋爐水位變化產(chǎn)生波動(dòng)幅度增大的現(xiàn)象（波動(dòng)范圍約100-150mm）。

當(dāng)供汽流量達(dá)到17t/h 時(shí)，給水流量已接近60t/h。繼續(xù)增加供汽流量，鍋爐水位已無(wú)法滿足正常運(yùn)行需求，當(dāng)鍋爐給水流量與供汽流量差值約43t/h 的情況下，整套汽水系統(tǒng)可以基本維持汽水平衡狀態(tài)，該鍋爐最大產(chǎn)氣量為17 噸，達(dá)不到額定出力。

2 問(wèn)題排查

針對(duì)鍋爐無(wú)法保證正常水位，影響負(fù)荷提升這一現(xiàn)象，公司相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人會(huì)同設(shè)計(jì)單位、檢驗(yàn)單位和鍋爐制造單位專業(yè)人員對(duì)問(wèn)題現(xiàn)象進(jìn)行分析和試驗(yàn)，逐步發(fā)現(xiàn)了造成這一現(xiàn)象的關(guān)鍵問(wèn)題點(diǎn)。

2.1 全負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)

試驗(yàn)時(shí)間為三天（11 月15 日15:00 起至11 月18 日15:00 止），首先使一臺(tái)鍋爐給水泵全頻運(yùn)行（給水泵電機(jī)電流81.0A,電機(jī)頻率49.9HZ），給水流量平均值達(dá)60t/h，供汽量平均值達(dá)17t/h。此過(guò)程中鍋爐水位一直沒(méi)有上升趨勢(shì)，并且稍微增加用汽量，鍋爐水位隨即出現(xiàn)下降現(xiàn)象。隨后試驗(yàn)開(kāi)啟兩臺(tái)給水泵，在鍋爐給水流量達(dá)到80t/h 時(shí)，繼續(xù)增加供汽量，鍋爐水位依舊無(wú)法保證。

2.2 排查流量計(jì)準(zhǔn)確性因素

首先聯(lián)系流量計(jì)廠家技術(shù)人員來(lái)現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)給水流量計(jì)及蒸汽流量計(jì)的準(zhǔn)確性，廠家提供證據(jù)表明給水流量計(jì)及蒸汽流量計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性可以保證。為了進(jìn)一步驗(yàn)證流量計(jì)的準(zhǔn)確性，結(jié)合給水泵的出力分析，在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算出注入鍋爐上鍋筒內(nèi)的水量為60t/h 無(wú)誤，從而排除了流量計(jì)不準(zhǔn)確因素。

2.3 分析汽水閉路循環(huán)

通過(guò)驗(yàn)證，明確汽水管路的現(xiàn)場(chǎng)施工、管路連接均按照?qǐng)D紙施工。從熱力系統(tǒng)圖上可以看出，從上鍋筒出汽之后可以形成閉路循環(huán)的汽水管路分為三路：第一路是蒸汽經(jīng)分汽缸出來(lái)進(jìn)入換熱器，換熱以后形成的凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水回收裝置回收以后，再經(jīng)過(guò)凝結(jié)水泵打至低位熱力除氧器；第二路是蒸汽經(jīng)分汽缸出來(lái)后直接加熱低位熱力除氧器；第三路是經(jīng)連續(xù)排污擴(kuò)容器帶出的蒸汽直接進(jìn)入換熱器進(jìn)汽端入口，形成的凝結(jié)水最后回收至低位熱力除氧器。

2.4 排查三路汽水管路

（1）排查分汽缸到除氧器系統(tǒng)：將除氧器進(jìn)汽閥門關(guān)閉，觀察除氧器內(nèi)水溫與凝結(jié)水溫度是否一致。連續(xù)觀察24 小時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩處水溫基本一致，說(shuō)明沒(méi)有其他路蒸汽直接進(jìn)入除氧器。

（2）排查分汽缸到排污系統(tǒng)：停止連續(xù)排污擴(kuò)容器排污，關(guān)閉所有相關(guān)的手動(dòng)閥門及電動(dòng)閥門。試驗(yàn)進(jìn)行24 小時(shí)，鍋爐水位沒(méi)有上漲現(xiàn)象，繼續(xù)增加供汽流量，鍋爐水位依舊無(wú)法保證，說(shuō)明上鍋筒的水并非經(jīng)過(guò)連排擴(kuò)容器形成閉路循環(huán)。

（3）排查分汽缸到換熱器系統(tǒng)：停止凝結(jié)水泵運(yùn)行，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)凝結(jié)水回收裝置回收的凝結(jié)水量及換熱器凝結(jié)水液位的增減量之和，從而統(tǒng)計(jì)出單位時(shí)間內(nèi)蒸汽經(jīng)換熱器產(chǎn)生的凝結(jié)水量。

通過(guò)試驗(yàn)和排查得知，進(jìn)入換熱器的蒸汽中帶有大量的水一同進(jìn)入換熱器，進(jìn)行汽水換熱后形成凝結(jié)水，又經(jīng)凝結(jié)水泵打至低位熱力除氧器，在一小時(shí)給水量60 噸的情況下，只能產(chǎn)生17 噸蒸汽，大約有43 噸噸高溫?zé)崴ㄟ^(guò)分汽包到換熱器，又轉(zhuǎn)換為冷凝水通過(guò)水泵打回鍋爐，導(dǎo)致鍋爐不能達(dá)到額定出力，并蒸汽大量帶水[1]。

3 原因分析

在查找導(dǎo)致蒸汽鍋爐大量汽帶水原因過(guò)程中，工作人員分別從鍋爐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、汽水系統(tǒng)的運(yùn)行工藝、操作人員的操作方法等方面進(jìn)行了分析。

鍋爐廠家在設(shè)計(jì)本項(xiàng)目鍋爐時(shí)考慮了后期有可能改用為熱水鍋爐的因素，所以鍋爐上鍋筒前部的四根下降管管徑是按照熱水與蒸汽鍋爐中較粗的管徑來(lái)設(shè)計(jì)的。同時(shí)，鍋爐的兩組水位計(jì)均在鍋爐的前端，兩根前上集箱設(shè)計(jì)為直接插入鍋筒內(nèi)部，并且為了減少蒸汽對(duì)鍋爐水位的影響，鍋爐廠家出廠時(shí)特意在鍋爐前端加裝了隔板罩以防止鍋爐水位波動(dòng)過(guò)大。鍋爐給水布水管均勻布置在隔板罩的后端，當(dāng)鍋爐負(fù)荷提高時(shí)，隔板罩擋住了大部分鍋爐給水，是鍋爐給水無(wú)法均勻分配到上鍋筒前端，同時(shí)上鍋筒前端的四根下降管偏粗循環(huán)速度過(guò)快，導(dǎo)致鍋爐爐水位不穩(wěn)定及水位不上漲現(xiàn)象。此時(shí)鍋爐上鍋筒隔板罩后端基本處于滿水狀態(tài)（停爐檢查時(shí)根據(jù)上鍋筒隔板罩前后端的顏色差異可判定）據(jù)此推斷，鍋筒內(nèi)隔板布置及結(jié)構(gòu)是造成水位波動(dòng)過(guò)大的主要原因。

經(jīng)進(jìn)入鍋筒內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)汽水分離器上部邊緣與鍋筒連接處有20mm 左右的縫隙(應(yīng)為密封結(jié)構(gòu))，導(dǎo)致大量的汽水混合物未經(jīng)汽水分離器分離直接進(jìn)入上集箱送入分汽缸。汽水混合物在分汽缸匯集、均壓后分別進(jìn)入汽水換熱器及熱力除氧器，汽水分離器未發(fā)揮作用是蒸汽大量帶水的主要原因。

4 解決方案

4.1 鍋爐大量汽帶水的解決方案

將汽水分離器上部邊緣與鍋筒連接處之間的20mm 左右的縫隙封堵，保證的汽水分離器的效果，使出口蒸汽符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 鍋爐水位波動(dòng)的解決方案

解決水位波動(dòng)：經(jīng)反復(fù)模擬試驗(yàn)，采取鍋筒內(nèi)增加隔板緩沖的辦法，以水位中線為中心增加了300mm 高的有孔隔板兩個(gè)，隔板之間間距300mm，小孔直徑12mm，孔間距約40mm 均勻分布。加隔板之后緩沖了水位沖擊，減少了水位波動(dòng)。

4.3 改造后的效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)鍋爐廠家對(duì)汽水分離器和鍋筒上部空隙的封焊，上鍋筒內(nèi)加裝有孔隔板，公司重新啟動(dòng)本項(xiàng)目蒸汽鍋爐，發(fā)現(xiàn)在提升負(fù)荷時(shí)鍋爐的給水流量與供汽流量可基本一致，鍋爐可帶最大負(fù)荷趨于額定負(fù)荷[2]。鍋爐水位波動(dòng)在正常范圍內(nèi)，換熱器冷凝水回收數(shù)量正常，蒸汽帶水問(wèn)題得到解決，經(jīng)過(guò)一個(gè)采暖季的運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

5 總結(jié)

通過(guò)對(duì)該鍋爐水位波動(dòng)過(guò)大、提升負(fù)荷困難，達(dá)不到額定出力的現(xiàn)象，有針對(duì)性的排查鍋爐汽水系統(tǒng)、鍋筒內(nèi)裝置結(jié)構(gòu)，找到產(chǎn)生問(wèn)題的原因；根據(jù)原因模擬試驗(yàn)，對(duì)汽水分離器上部空隙進(jìn)行封焊，在鍋筒內(nèi)增加帶孔隔板，有效解決了存在問(wèn)題，使鍋爐達(dá)到額定出力，運(yùn)行平穩(wěn)。此鍋爐雖為個(gè)例，但也為此類鍋爐運(yùn)行故障分析和排除有一定借鑒作用。

6 預(yù)防措施

為預(yù)防此類故障再次發(fā)生，首先要從設(shè)計(jì)制造方面規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，鍋爐設(shè)計(jì)文件要經(jīng)過(guò)有鍋爐設(shè)計(jì)文件鑒定資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì)文件鑒定，其次使用單位不建議選用大噸位汽水兩用鍋爐，制造單位在沒(méi)有制造業(yè)績(jī)的情況下，也不能制造此類鍋爐，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局新的三定方案對(duì)鍋爐的監(jiān)管在原來(lái)只監(jiān)管安全的基礎(chǔ)上增加了節(jié)能和環(huán)保的職能，所以設(shè)計(jì)制造要符合安全、節(jié)能、環(huán)保的要求，還有滿足使用的可靠性。安裝單位在安裝前要對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行圖紙會(huì)審、針對(duì)鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、制定安裝工藝并嚴(yán)格按安裝工藝進(jìn)行施工[3]。鍋爐安裝過(guò)程中加強(qiáng)工藝紀(jì)律檢查，對(duì)各個(gè)工序和檢查點(diǎn)、審核點(diǎn)、停止點(diǎn)該停即停、該檢即檢，安裝質(zhì)量不合格嚴(yán)禁進(jìn)入下道工序。鍋爐安裝監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)要加強(qiáng)安裝過(guò)程監(jiān)督，加強(qiáng)對(duì)安裝安裝工藝、安裝材料驗(yàn)收、安裝單位自檢材料等的抽查，對(duì)鍋筒內(nèi)部連接件等隱蔽部件安裝質(zhì)量，在安裝單位自檢合格的前提下，加大現(xiàn)場(chǎng)抽查力度和比例，以防止部件連接封焊等質(zhì)量事故的發(fā)生。在試運(yùn)行階段，對(duì)此類鍋爐要由使用單位組織制造單位、安裝單位并邀請(qǐng)監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)參加，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、安裝環(huán)節(jié)的缺陷和隱患，并根據(jù)試運(yùn)行存在問(wèn)題及時(shí)會(huì)診，以保證投入使用的鍋爐安全、節(jié)能、環(huán)保運(yùn)行。