锅炉受热面管水塞问题的
分析
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研究
摘要:锅炉受热面爆管对电厂安全性和经济性有着重大的影响,水塞是受热面超温爆管的一个重要原因。本文对水塞现象进行了分析研究,同时对电厂实际水塞问题进行了分析并提出了解决措施。
关键词:水塞;爆管;锅炉启动;低负荷;减温水
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.035
1 前言
锅炉受热面管由于其工作条件比较恶劣,受汽水品质、工况、安装工艺、烟气温度等的影响,爆漏事故较多,严重影响了机组的经济安全运行,如何防止锅炉受热面爆管已成为提高电厂安全性和经济性的?P键。经过对爆管现象进行分析,发现水塞对于爆管有着很大的影响。因各种原因造成受热面管内积水,形成水封,阻碍受热面管内蒸汽流通的现象叫做水塞。水塞主要集中在受热面U型管路内,水塞多发生在锅炉点火启动的初始阶段。管路由于发生水塞,阻碍管内蒸汽流通,烟气温度较高时,受热面得不到足够的冷却,处于干烧状态,就会造成受热面壁温超过其材料极限温度而发生爆管。
2 水塞现象的研究
锅炉点火初期,部分蒸汽进入过热器管束后冷凝[2];锅炉停炉时,受热面管内因残存的蒸汽冷凝形成凝结水积存在管内[3];当锅炉大修后都进行水压试验,如果发生爆管,修完后也要进行水压试验。水压试验后立式受热面内的水未完全放出[4-6];锅炉点火启动初期,负荷较低时,减温水量过大;减温器喷水孔故障;减温水雾化不良等[1,7]。停炉前炉内受热面积灰或结焦严重,造成该区域受热面吸热下降,蒸发量下降也会引起局部水塞。这些都是造成水塞现象产生的原因,下面就具体分析水塞形成的机理和特征。
2.1 水塞的形成机理[1,8]
水塞现象形成的原理可以用式(1)表示,示意图见图2。
受热面进、出口联箱内的压差Δp为:
Δp随着蒸汽流量的增加而增大,直至大于水塞静压(pj)时,水塞才会被排除,见式(2)、(3):
锅炉启动或者低负荷运行时,此时蒸汽在管内流速很低,受热面进出口联箱压差很小,仅以此压差无法排除管内积水,因而会产生较长时间的水塞。
2.2 水塞的特征
(1)水塞的产生大多出现在锅炉点火启动、机组低负荷阶段以及锅炉水压试验后的启动过程中,水塞产生的积水需经过相当长的时间才会逐渐蒸发完,可以通过受热面的壁温进行判断[1,9];
(2)受热面出口温度接近或低于同压力下的饱和蒸汽温度;
(3)大部分的壁温测点均安装在炉顶或者大罩内,水塞形成后金属壁温初期测量的数据不具代表性,水塞被排除的瞬间,蒸汽带水现象使得受热面管壁金属温度瞬时下降,又很快上升,几分钟后恢复正常;
(4)未充分汽化的减温水会流入较近管束内,在此易形成水塞,且爆管的破口形状、颜色及其金属组织具有短期大幅度超温特征。
3 电厂锅炉水塞案例及解决措施
锅炉在高负荷工况下一般不会产生水塞现象,本文选取超临界锅炉水压试验后工况进行案例分析。
锅炉水压试验后,由于金属壁温不高,立式受热面内水无法自然烘干蒸发,且无底部疏水门,导致该工况下,U型管内留有大量积水,属于典型大面积水塞现象。另因受热面位置布置关系,金属壁温测点基本集中于炉顶大罩内,水塞部分受热面升炉初期无蒸汽流动,受热面温度监视仅靠热传导,难以直观监视该受热面实际温度水平。
针对以上大面积水塞现象,在锅炉启动过程中,可采取以下措施:
A.可利用回热系统或建立炉水循环提高锅炉上水温度,对锅炉进行预暖,减少汽水冷凝。
B.点火初期以最小稳燃燃料量缓慢升炉,通过集中配风方式,合理控制两侧烟气均匀性且严格控制烟气温度,亦可利用油枪稳燃,提高点火初期燃料燃尽率。
C.利用待锅炉一次系统起压后,关闭放空气门,逐渐开大高低压旁路,结合凝汽器真空对系统水塞处进行抽吸。
D.汽水系统起压后适度增加燃料量,待锅炉汽压抵消水塞处差压时(如图2所示),即可逐渐消除水塞现象。
E.增加汽水系统扰动,利用快开快关高低压旁路进行冲管。
F.升炉初期严格控制减温水,禁止减温水的使用,并要求关严减温水系统相关阀门。
G.停炉后利用锅炉余压余热通过及时开启疏放炉水,对锅炉进行烘干(水压试验后不适用)。
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