電廠鍋爐檢修及節(jié)能改造策略探析

郝亞琴

摘 要 鍋爐是發(fā)電廠的重要組成部分，它將煤和其他化學(xué)燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，并將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為發(fā)電廠的機(jī)械能。鍋爐設(shè)備的有效維護(hù)和節(jié)能改造對(duì)鍋爐的使用影響很大。因此，利益相關(guān)者必須在日常運(yùn)營(yíng)中加強(qiáng)鍋爐維護(hù)和節(jié)能改造，以確保這一古老的電力能源工具的發(fā)展。它在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)火電廠發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了電廠鍋爐檢修的重點(diǎn)項(xiàng)目，對(duì)電廠鍋爐泄露的主要原因進(jìn)行了分析，以供相關(guān)工作者參考。

關(guān)鍵詞 電廠鍋爐檢修 節(jié)能改造 節(jié)能減排

中圖分類號(hào)：TK2;TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）05-0070-03

1 國(guó)內(nèi)火電廠發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 技術(shù)水平落后

我國(guó)大部分燃煤電廠最大的問(wèn)題是缺乏先進(jìn)的技術(shù)支撐，導(dǎo)致能源消耗不可控，我國(guó)現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)雖然是由控制器控制，恒速驅(qū)動(dòng)，但這種方式有一定的缺陷。

相反，它們以原始額定功率運(yùn)行，這可能會(huì)在機(jī)電系統(tǒng)的低負(fù)載運(yùn)行期間導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)。其原理是在風(fēng)門更換和調(diào)整的時(shí)候產(chǎn)生的浪費(fèi)，這種浪費(fèi)來(lái)自電力消耗。

1.2 實(shí)際的運(yùn)行效率低下

當(dāng)機(jī)組在運(yùn)行期間加載時(shí)，泵和風(fēng)機(jī)將超出其高效率點(diǎn)和最佳運(yùn)行范圍。更重要的是，我國(guó)的大中型水泵和風(fēng)機(jī)大多是固定產(chǎn)品，而且大部分是正在應(yīng)用的，這直接導(dǎo)致低運(yùn)行效率。此外，在選擇和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使電網(wǎng)體積不至于過(guò)大，工況不直接超出最佳范圍。在浪費(fèi)資源的同時(shí)，也會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行效率產(chǎn)生不利影響。

1.3 不能完全做到節(jié)能減排

火力發(fā)電廠在實(shí)際運(yùn)行中，能耗較高，要達(dá)到節(jié)能減排的質(zhì)量水平，就必須進(jìn)行節(jié)能減排?；痣姀S在改革前建立了相應(yīng)的管理模式計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制，但大多數(shù)火電廠沒(méi)有接受過(guò)適當(dāng)?shù)墓芾砝碚摻逃?，缺乏科學(xué)理性的思維，缺乏獨(dú)特的管理技能和方法，缺乏控制力，目前傳統(tǒng)的管理模式使得電廠的發(fā)展已經(jīng)跟不上時(shí)代的腳步。電廠產(chǎn)生的節(jié)能環(huán)保指標(biāo)使用過(guò)時(shí)的指標(biāo)，跟不上經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)，從而降低員工工作的積極性，對(duì)火電廠的可持續(xù)綠色發(fā)展有不利影響。[1]

2 電廠鍋爐檢修的重點(diǎn)項(xiàng)目

1.空氣預(yù)熱器是鍋爐端煙道端的換熱設(shè)備，保證換熱效率和設(shè)備壽命是提高鍋爐效率的又一措施。鍋爐的日常維護(hù)需要對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行仔細(xì)的維護(hù)，使用新空氣驅(qū)動(dòng)預(yù)熱器的燃?xì)夤艿澜Y(jié)構(gòu)不會(huì)因空氣磨損而發(fā)生損壞。由于新的空氣驅(qū)動(dòng)預(yù)熱器管道位于燃?xì)忮仩t端的燃?xì)鉄煹蓝?，煙氣流量較小，空氣預(yù)熱器管道內(nèi)容易產(chǎn)生粉塵，使原來(lái)的煙氣流動(dòng)方向發(fā)生變化，最終會(huì)造成磨損。日常維護(hù)時(shí)，如果換熱管漏氣少，可將漏氣管密封，不影響空氣預(yù)熱器換熱面。管道出現(xiàn)較大泄漏時(shí)，必須及時(shí)更換。

2.鍋爐爆炸維修燃煤電廠鍋爐長(zhǎng)期使用，鍋爐內(nèi)積存大量可燃物，鍋爐的熱量、溫度、壓力不斷升高。如果上述危險(xiǎn)因素過(guò)大，超過(guò)一定危險(xiǎn)限度，鍋爐體和爐膛就可能會(huì)同時(shí)發(fā)生爆炸，從而損壞鍋爐，干擾鍋爐的正常使用。因此，在日常檢查鍋爐的使用過(guò)程中，要及時(shí)檢查清理鍋爐內(nèi)的所有可燃物，及時(shí)抽查檢測(cè)鍋爐的燃?xì)馔L(fēng)換熱系統(tǒng)和鍋爐燃燒處理情況。

3.鍋爐運(yùn)行時(shí)，其原理主要是將流經(jīng)鍋爐的液態(tài)水完全加熱，使之處于氣態(tài)，借助高溫高壓的過(guò)熱蒸汽，維持著蒸汽輪機(jī)的正常工作運(yùn)行。當(dāng)燃?xì)忮仩t內(nèi)蒸汽液態(tài)機(jī)的水和燃?xì)庹羝牧鲃?dòng)體積基本達(dá)到一定平衡時(shí)，鍋爐內(nèi)的液態(tài)水位也應(yīng)該保持在一定平衡位置。如果每次加入燃?xì)忮仩t的蒸汽液態(tài)機(jī)用水量與加入蒸汽鍋爐容量不相稱，液態(tài)機(jī)加水過(guò)多或蒸汽過(guò)少加入都會(huì)嚴(yán)重影響蒸汽鍋爐的安全和正常工作運(yùn)行。因此，在鍋爐運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，要密切監(jiān)測(cè)和檢查鍋爐水位計(jì)，確保鍋爐水位保持在適當(dāng)?shù)乃?，避免發(fā)生危險(xiǎn)情況。

3 電廠鍋爐泄漏的主要原因分析

3.1 飛灰磨損

飛灰管的磨損是指未完全停止燃燒的鍋爐燃料與部分完全燃燒的鍋爐灰粒之間的高速金屬碰撞引力運(yùn)動(dòng)。飛灰磨損濃度系數(shù)越高，鍋爐內(nèi)部受熱面管的磨損越大?，F(xiàn)階段需要提高電廠的燃燒水平，煤灰含量不斷增加，加熱鍋爐面管道的磨損嚴(yán)重程度逐漸明顯加大。因此，為了有效保護(hù)部分鍋爐燃料受熱面，需要及時(shí)調(diào)整鍋爐燃料的繼續(xù)燃燒處理方式。另外，在檢查燃燒鍋爐時(shí)，要及時(shí)徹底清理鍋爐管道內(nèi)部和鍋爐尾煙道，清除鍋爐管道內(nèi)的固體灰塵和管內(nèi)異物，以免鍋爐燃料繼續(xù)燃燒時(shí)起火，導(dǎo)致煙道和飛板磨損。

3.2 焊接存在缺陷

電廠鍋爐還存在一些焊接問(wèn)題，其中以鍋爐焊縫部位裂紋最為常見(jiàn)。焊縫部位裂紋主要是由于鍋爐材料焊接某一部位焊縫受到一定焊接應(yīng)力時(shí)可能產(chǎn)生的一種裂紋。鍋爐焊接部位裂紋更大的可能主要集中在焊接應(yīng)力相對(duì)較高的焊接區(qū)域，例如箱形角焊縫和安裝焊縫。因此，在實(shí)際工作中，技術(shù)施工人員應(yīng)特別注意如何提高鍋爐對(duì)接縫和焊縫的施工質(zhì)量，以達(dá)到減少燃火鍋爐燃?xì)庑孤┑淖畲罂赡苄浴?/p>

3.3 管道超溫

管道過(guò)熱是指如果鍋爐受熱面過(guò)熱，管內(nèi)金屬的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，降低金屬管的整體性能，這最終會(huì)導(dǎo)致管道破裂。造成管道過(guò)熱的主要原因有：首先，化學(xué)燃料的變化會(huì)增加過(guò)熱器的熱負(fù)荷，減少燃燒煤的揮發(fā)物，讓更多的煤粉燃燒。為防止鍋爐內(nèi)滅火，可適當(dāng)加設(shè)防火帶，減少煤粉水冷壁的高溫吸熱擴(kuò)散面積。另外，當(dāng)高溫煤粉的平均含碳量發(fā)生變化時(shí)，煤粉的高溫燃燒持續(xù)時(shí)間也發(fā)生變化，爐內(nèi)火焰自然上升，汽化水冷壁吸收的熱量減少，所以過(guò)熱器繼續(xù)增加，負(fù)載越重，過(guò)熱的空氣蒸汽就可能會(huì)直接加熱到整個(gè)管道本身所能夠承受的最高工作溫度，最終可能導(dǎo)致進(jìn)入管道的水泄漏。其次，水溫下降不當(dāng)。一般運(yùn)行時(shí)只監(jiān)測(cè)一、二次冷卻后的蒸汽溫度，但運(yùn)行時(shí)通過(guò)過(guò)熱器的蒸汽一般會(huì)使過(guò)熱器的熱量升高，冷空氣流入過(guò)熱器進(jìn)口。過(guò)熱器低溫部分出口蒸汽溫度也超過(guò)規(guī)定范圍，造成管壁過(guò)熱和泄漏。[2]

3.4 管道腐蝕

鍋爐下水管道介質(zhì)腐蝕的形成原因有很多，其中最主要的原因是管道氧化物腐蝕、冷熱介質(zhì)腐蝕和管道污垢介質(zhì)腐蝕。其中，粉塵土等腐蝕介質(zhì)是其受影響最大的一種腐蝕介質(zhì)類型，通常發(fā)生在水冷墻前后墻的火側(cè)，尤其是靠近焊縫的高溫區(qū)域。鍋爐冷凝管內(nèi)壁發(fā)生過(guò)熱破裂時(shí)，供水中會(huì)自然氧化出現(xiàn)大量諸如氧化鐵、氧化銅、氧化錳、氧化硅等屬于有色金屬的這一類有機(jī)氧化物，造成鍋爐蒸汽和廢水混合污染。鍋爐鍋體中的水有高溫點(diǎn)火再熱器和高溫水冷壁，特別多的是高溫水冷壁，容易直接受到鍋體高溫點(diǎn)火腐蝕，水通常主要集中在高溫水障的前后壁，在一些靠近鍋體焊縫的地方高溫點(diǎn)火區(qū)域更為明顯。正常工作情況下，高溫點(diǎn)火燃燒的焊區(qū)容易與水發(fā)生石灰還原氧化反應(yīng)，反應(yīng)后的石灰分子的熔點(diǎn)就會(huì)急劇下降并迅速析出，引起高溫腐蝕。

3.5 機(jī)械磨損

在這個(gè)階段，我國(guó)電廠的鍋爐大多是切向燃燒，煤粉通過(guò)燃燒器進(jìn)入鍋爐爐膛后，呈切向螺旋上升。在這個(gè)過(guò)程中，一些較大直徑的煤灰被吹入外區(qū)，隨著煙氣上升到爐頂，一部分進(jìn)入過(guò)熱器和爐膛。當(dāng)冒煙時(shí)，空氣從垂直到水平方向流動(dòng)，流動(dòng)受到某種因素的干擾。此時(shí)，煙灰有慣性沿著管子流動(dòng)，所以管子位于外側(cè)，水平管子熱容易受到碳煙磨損。

4 火電廠鍋爐的節(jié)能減排措施

4.1 建立完善的節(jié)能減排工作體系

為使鍋爐節(jié)能減排工作更快更好地開(kāi)展工作，必須建立科學(xué)、高效、完整的鍋爐節(jié)能減排工作體系。通過(guò)積極制定適用的法律法規(guī)和出臺(tái)適用的優(yōu)惠政策，進(jìn)一步提高節(jié)能減排工作的積極性和質(zhì)量，減少電廠廢物排放，從而有效地推廣它。

4.2 促進(jìn)各種技術(shù)的應(yīng)用

政府有關(guān)部門不斷加大激勵(lì)力度，有效減少和保護(hù)我國(guó)的自然環(huán)境，推廣更多的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新的鍋爐節(jié)能減排新方法，以促進(jìn)其發(fā)展。

4.3 提高鍋爐的燃燒率

要想真正實(shí)現(xiàn)煙氣鍋爐燃燒節(jié)能低碳減排，必須不斷努力提高燃燒鍋爐的氣體燃燒處理效率。由于熱量的損失一般來(lái)說(shuō)是由鍋爐氣體和熱水等固體的不完全相互燃燒反應(yīng)引起的，因此我們需要將氣體燃燒鍋爐火焰的點(diǎn)燃位置盡量控制在鍋爐局部燃燒溫度。這樣可以有效地減少在燃燒鍋爐過(guò)程中產(chǎn)生煤炭燃料價(jià)格過(guò)高的不良現(xiàn)象。煙氣鍋爐余熱垃圾回收處理技術(shù)也同樣可以應(yīng)用于有效減少鍋爐煙氣余熱損失。鍋爐煙氣余熱回收裝置配置等：省煤器、半冷或全熱的自熱煙氣冷凝后的排熱煙氣中還應(yīng)有少量余熱可再利用的可回收和再處理加熱裝置。最后是合理優(yōu)化設(shè)計(jì)燃?xì)饪刂瓶杖急?，?yōu)化排熱煙氣繼續(xù)燃燒，減少不完全排熱煙氣繼續(xù)燃燒的熱輻射損失和大大降低利用排熱煙氣燃燒時(shí)的損失。

4.4 防止鍋爐漏風(fēng)

采取降低能耗措施，開(kāi)展鍋爐節(jié)能減排工作。一是仔細(xì)、準(zhǔn)確地檢查鍋爐的密封性，以免鍋爐的不準(zhǔn)確對(duì)吸風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況和效率產(chǎn)生不利影響。二是研究制定及時(shí)有效的漏水解決方案，從根本上高效率地解決民用鍋爐房的漏風(fēng)漏水問(wèn)題，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中更加重視相關(guān)檢查，防止鍋爐漏風(fēng)，使得節(jié)能減排工作順利開(kāi)展。

4.5 選取合適的煤種和高煤質(zhì)煤炭

為保證鍋爐節(jié)能減排工作全面、高效、完整地進(jìn)行，應(yīng)優(yōu)先考慮與鍋爐設(shè)計(jì)要求相當(dāng)?shù)拿悍N。同時(shí)要更加關(guān)注煤的質(zhì)量，在鍋爐燃燒過(guò)程中使用優(yōu)質(zhì)煤，可以實(shí)現(xiàn)鍋爐節(jié)能減排的運(yùn)行。這對(duì)于我國(guó)環(huán)保工程的順利實(shí)施具有非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。[3]

5 燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保改造方式

5.1 利用變頻調(diào)速技術(shù)提高鍋爐節(jié)能降耗水平

電站專用鍋爐的系統(tǒng)整體正常運(yùn)行往往需要較多的各種輔機(jī)機(jī)組來(lái)相互配合，保證主系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這對(duì)如何保證電站鍋爐的主機(jī)組的正常穩(wěn)定安全運(yùn)行至關(guān)重要。電廠操作系統(tǒng)的配置非常復(fù)雜和龐大，在電廠鍋爐操作系統(tǒng)中消耗更多能量的系統(tǒng)組件。在正常情況下，輔機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行主要依靠人工調(diào)節(jié)操作。手動(dòng)調(diào)節(jié)工作效率低，輔助系統(tǒng)中使用的風(fēng)機(jī)和水泵勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種運(yùn)行方式下，發(fā)電廠泵和鍋爐水泵機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷可以顯著增加。在使用風(fēng)機(jī)的內(nèi)部出口閥門處通過(guò)安裝風(fēng)機(jī)擋板或通過(guò)調(diào)整鍋爐水泵的內(nèi)部出口和閥門，可以大大減輕鍋爐機(jī)組的內(nèi)部運(yùn)行管理負(fù)荷，滿足鍋爐機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷顯著增加時(shí)所帶來(lái)的新的功能要求量和工作量。從而降低使用風(fēng)機(jī)和鍋爐水泵的機(jī)組運(yùn)行管理效率，不然還會(huì)大大增加發(fā)電廠泵和鍋爐的使用能耗，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致電廠鍋爐出現(xiàn)故障。通過(guò)將智能變頻輔助調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)廣泛應(yīng)用推廣到不同電廠輔助鍋爐正常運(yùn)行中，可以合理設(shè)計(jì)調(diào)整鍋爐輔助調(diào)速系統(tǒng)，使鍋爐運(yùn)行系統(tǒng)負(fù)荷可以滿足不同電廠鍋爐運(yùn)行性能要求。應(yīng)用變頻技術(shù)時(shí)要注意的是，為有效保證兩臺(tái)變頻自動(dòng)調(diào)速器的正常穩(wěn)定工作運(yùn)行，提高民用電廠輔助鍋爐的實(shí)際運(yùn)行使用效率，需要根據(jù)電廠輔助空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際鍋爐運(yùn)行使用情況，安裝和更換安裝兩臺(tái)變頻自動(dòng)調(diào)速器，減少鍋爐的消耗。[4]

5.2 鍋爐本體改造

鍋爐裝有余熱回收裝置，分離后的室內(nèi)煙氣和剩余熱量的回收交換裝置一般大致可以劃分為直接接觸式煙氣換熱器和間接式煙氣換熱器。直接接觸式煙氣換熱器通過(guò)使用噴水與室內(nèi)煙氣直接進(jìn)行接觸，可以進(jìn)行氣體熱量和煙氣質(zhì)量上的交換。這種方法熱回收率高，可以有效吸附鍋爐煙氣中大量的各種有害物質(zhì)，但是由于回收的氣和水蒸氣是具有酸性的，使用時(shí)間受到溫度限制。間接煙氣換熱器也可以稱為鍋爐煙氣回收冷凝器，是熱水的回收轉(zhuǎn)換裝置。由于燃煤電廠加熱鍋爐中的煙氣中需要含有大量的蒸餾水和各種香蕉氣，煙氣冷凝中的氣和水蒸氣在鍋爐冷凝加熱過(guò)程中就會(huì)釋放出大量的煙氣蒸發(fā)潛熱，因此冷凝余熱回收裝置是電動(dòng)的。工廠鍋爐比傳統(tǒng)的燃煤鍋爐效率更高。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有大型鍋爐供熱煙道中通過(guò)安裝鍋爐煙氣中剩余熱量的回收和冷換熱器，可以大大提高現(xiàn)有鍋爐的冷換熱效率，減少鍋爐能源上的浪費(fèi)。

6 結(jié)語(yǔ)

本著節(jié)能環(huán)保的精神不斷優(yōu)化燃煤鍋爐，鍋爐維修和節(jié)能作為電廠生產(chǎn)的重要工具，在一定程度上關(guān)系到電廠的工作效率，因此鍋爐維修在電廠日常運(yùn)行中起著重要的作用。電廠鍋爐最常見(jiàn)的故障之一是鍋爐泄漏，嚴(yán)重影響電廠生產(chǎn)運(yùn)行的安全。本文通過(guò)分析電廠鍋爐泄漏的主要原因，根據(jù)電廠的實(shí)際情況，總結(jié)電廠鍋爐泄漏的對(duì)策，旨在對(duì)提高電廠鍋爐工作質(zhì)量有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙志發(fā)，劉恩天.1000MW鍋爐汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行應(yīng)用實(shí)踐分析[J].機(jī)電信息，2019（14）：23-24.

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