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一例蒸汽清洗设备缺陷的排查及分析

时间:2022-04-01 08:08:50  浏览次数:

摘 要:在分析文登热电厂一例蒸汽清洗设备缺陷的基础上,介绍缺陷的排查过程及其对锅炉参数的影响。希望通过以上分析相关行业及技术的发展提供借鉴,仅供参考。

关键词:锅炉;蒸汽清洗装置;配水管管罩

引言

锅炉蒸汽清洗装置安装于锅炉汽包内,其作用是利用清洗水(锅炉给水)与饱合蒸汽含盐浓度差对汽包内饱合蒸汽进行清洗,以减少蒸汽中钠盐、硅酸盐、CO2和NH3等杂质的溶解携带量,是保证锅炉输出蒸汽纯度的一种有效装置。蒸汽清洗装置的缺陷会导致蒸汽杂质含量增加,这些杂质易沉积于锅炉过热器、蒸汽输送管道,阀门、汽轮机流通部分等部位。一般而言,杂质沉积在管子内壁形成盐垢,使蒸汽流通截面变小,流阻增加,传热减弱,管壁温度升高;沉积于蒸汽管道阀门处可能引起阀门动作失灵、漏汽;沉积于汽轮机通流部分可改变叶片型线,蒸汽流阻增加,出力及效率降低,严重时,可造成调速机构卡涩、轴向力增大,破坏转子止推轴承,叶片结盐垢严重,还可能影响转子的平衡,使振动加大,甚至造成重大事故。

1 缺陷情况介绍

1.1 缺陷对锅炉运行的影响

我厂#2锅炉为DG-175/9.8-2型非标锅炉,设计燃料为贫煤,过热蒸汽温度为540℃,1999年投产后各参数指标正常,达到设计要求。锅炉运行四年后发现有过热汽温偏低的情况,经历一段时间(大约半年至一年)的持续恶化后,在满负荷情况下,主汽温度经常性低于520℃,甚至有燃烧个别煤种时主汽温度低于480℃的情况存在,不能满足汽机主汽门进口汽温520℃-540℃的设计要求。为了提高蒸汽温度,运行人员采取了多种技术手段,如关闭减温水门,加大风量提高燃烧过剩空气系数,倒层燃烧(增加上层给粉机出力,同时减少下层给粉机出力,加大下层二次风风量),减少煤粉细度,开启炉底打焦孔增加炉底冷空气进量等,都不能使上述状况得到有效解决。经过较长时间的总结,发现能够实现的过热蒸汽温度随锅炉负荷的增加而降低,蒸汽流量(100-175t/h的范围内)与温度(480-535℃范围内)之间的对应关系呈反比例趋势。出现上述情况后,因为必须采取提高过热蒸汽温度的措施燃烧,加大了过剩空气系数,抬高了火焰中心,导致锅炉燃烧不稳,炉膛负压波动较大,低负荷运行能力降低,锅炉易灭火等情况出现。

1.2 缺陷的排查过程

我厂#2炉汽温偏低状况在最初的一段时间内表现出偏低幅度小、偏低程度不一、有偶发性等特点,这种状况在锅炉运行过程中是比较常见的现象,且通过技术手段能得到一定程度的弥补。汽温偏低情况在后期则具有常态化,相似燃烧条件下偏低程度大致相同,过热器左右侧温度有偏差等特点。确定#2炉过热蒸汽温度异常后,我厂从多方面入手查找原因,并请求了厂外技术支援。因为我厂电负荷需要根据电网调度情况随时做出调整,负荷峰谷值之间差异很大;我厂燃用煤种变化较大,常需要掺混燃烧;我厂#2炉在投运后为改善锅炉低负荷稳燃能力进行了水平浓淡型燃烧器替代原船型燃烧器的改造;因为过热器爆管事故封堵难于更换的过热器蛇形管,这些都是可能造成锅炉蒸汽温度偏低的因素,同时也是正确判断缺陷原因的干扰因素,增加了缺陷发现及分析判断的难度,导致缺陷发生后很长一段时间未能消除。针对可能造成汽温偏低的原因,我厂先后做出一些整改,如进行燃烧器的再改造、增设炉膛内壁稳燃带、粗粉分离器改造、增设大屏过热器组数等措施,均未能有效解决该问题。缺陷最终是在锅炉大修时锅炉汽包内蒸汽分离清洗装置拆卸后发现的。

1.3 缺陷的描述

我厂蒸汽清洗装置采用穿层孔板式蒸汽清洗装置,清洗水给水装置为喷淋式,给水经清洗水给水管上部开孔向上喷出,经给水管上部管罩阻挡后改为向下喷淋。

1.4 缺陷特点

隐蔽性。缺陷点位于汽包上部,被穿层式孔板和清洗水给水管遮挡,未拆卸情况下,因为视角等原因,很难被进入汽包检查人员直视到;少发性。经查找未找到记录类似情况的资料,技术人员没有类似缺陷的相关经验,造成漏检,错失缺陷发现的最佳时机。

2 缺陷分析

2.1 缺陷形成原因分析

检修过程中技术人员发现清洗水管罩上的击穿孔集中于进水端,而未被击穿的末端位置处也有深浅不一尚凹点。发现#2炉存在的问题后,检修人员打开型号与#2炉完全一致并早3年时间投运的#1号炉汽包检查,发现#1炉清洗水管罩也有尚未击穿的凹点,凹点最大深度3mm左右。经粗略分析认为#1#2炉清洗水管罩均采用G20钢材(因技术条件限制未对管罩所用钢材进行精确签定),不同之处在于#1炉管罩厚度为5mm左右,#2炉管罩厚度为3.5mm左右。据此分析认为#2炉清洗水管罩厚度不足,所用钢材质量(主要为硬度)可能不合格。

2.2 缺陷造成的影响

分析后认为该缺陷造成的后果主要有以下两方面。

(1)锅炉运行过程中部分清洗水向上喷出,蒸汽带水。汽包送入过热器的饱和蒸汽携带水是锅炉蒸汽污染的两个主要原因即蒸汽带水和溶盐其中之一。本案中,由缺陷而增加的蒸汽带水量与各击穿点圆孔流量有关,即与孔前后作用水头值有关,与配水给水与汽包内汽压差值有关,而与锅炉负荷等参数无关。#2锅炉在低负荷工况下能提供的过剩空气,产生的烟气,烟气携带热量的比例相对高负荷时要高,导致低负荷工况下过热蒸汽温度较高,同时因为烟气携带相对较多的热量,锅炉热效率下降。(2)一般而言,影响蒸汽清洗效果的主要因素有清洗水量、清洗水品质、水层厚度、清洗前蒸汽的含盐量、蒸汽流速等几方面。其中清洗水量大,则清洗效果好,而清洗水层太薄时,清洗水与蒸汽接触时间短,清洗不充分,效果不好。目前技术条件下,高压电站锅炉一般用30%-50%的锅炉给水作清洗水。我厂#2锅炉因为部分清洗水通过缺陷点直接进入蒸汽引出管,导致清洗水量不足,不能满足清洗水层厚度30-50mm的要求[2],甚至部分穿孔板面处无清洗水层,穿孔板下波形板分离器叶片表面不能形成清洗水膜,蒸汽清洗不足。该缺陷带来的蒸汽带水和蒸汽清洗不足后果都会导致蒸汽含盐量增加,蒸汽品质恶化。该缺陷的处理为更换#1、#2锅炉蒸汽清洗水管罩并对#2炉过热器管道取样检查。

参考文献

[1]李诗久.工程流体力学[M]机械工业出版社,1990,10:165-167.

[2]山西省电力工业局.锅炉设备运行[M]中国电力出版社,2000,1: 211-213.

作者简介:董立华(1971-),男,工程师。

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