供熱鍋爐過熱器的爆管原因及措施

張 洋

[摘 要]鍋爐過熱器是回收鍋爐煙氣能量的,使鍋爐出來的蒸汽可以獲得加熱,變為干蒸汽,有利于提高鍋爐熱效率,也有利于蒸汽輪機避免水擊,回熱器是從蒸汽輪機的乏蒸汽中回收能量,加熱進入鍋爐的循環水。這些裝置是大型鍋爐蒸汽系統的輔助集熱裝置,都有利于提高鍋爐系統的能量效率,能夠把飽和蒸汽加熱到具有一定溫度的過熱蒸汽提高電站效率。本文分析了鍋爐過熱器的爆管原因及采取的措施。

[關鍵詞]供熱鍋爐;過熱器;爆管原因;采取措施

一、爆管原因

某熱電有限公司是地方熱電企業,裝有五臺UG-35/3.82-M11型中溫中壓鏈條鍋爐,主要承擔市區供熱及企業用汽。冬季,由于熱負荷太高,所有爐同時并列運行,僅能勉強滿足供熱用戶的需要。供熱能力的不足,造成了生產緊張、無備用爐的現狀。

5號爐從11月12日運行到12月27日出現了過熱蒸汽超溫的現象,使此爐帶負荷能力降低,供汽量減少。經檢查,超溫是由于爐膛受熱面結焦引起的。如果停爐處理,供汽形勢將更加緊張。為此,決定正常運行中投入清灰劑,以解決爐膛受熱面結焦的問題。15天后,5號爐蒸汽流量一直下降,從35噸降到23噸,最后突然降到11噸,并有燒正壓現象。5號爐被迫緊急停止運行。停爐后發現高溫段過熱器左側第六排管子有一管段爆管。破口呈喇叭形,壁厚減薄厲害,管子嚴重脹粗,管徑由Φ38脹到Φ41,周圍管段均有不同程度脹粗現象。管子破口邊緣鋒利,從破口情況分析,系瞬間過熱爆管所致。

二、爆管原因分析

1.汽水分離不良引起過熱器爆管。檢查其運行記錄,給水及爐水分析數據都正常;沒有嚴重超負荷情況;水位自控工作正常,沒出現過滿水或水位過高的現象。取出其堵塞物觀察為黑色、溶解性較好。從上述運行情況的調查及分析測定數據,排除了汽水共騰;嚴重超負荷;滿水等原因而引起的事故。

測定出的堵塞物,都是可隨飽和蒸汽的水分帶出,而又是蒸汽難以攜帶的物質。必然是飽和蒸汽的汽水分離不良,這些雜質隨水分帶入過熱器內,水分蒸發而雜質沉積所致。因此,判斷為鍋筒內的汽水分離器發生故障。

停爐后檢查果然不出所料,鍋筒頂部的汽水分離器,其中有一個在鍋護生產過程中與鍋簡焊接時,只點焊定位,焊工忘了焊死。飽和蒸汽由四周縫隙短路而進入過熱器,不起汽水分離作用。飽和蒸汽攜帶爐水進入過熱器,護水被蒸發,其所含的雜質沉積在過熱器管中而引起堵塞爆管。經補焊后,過熱器工作正常。

2.過熱器爆管事故的判斷及蒸汽溶解鹽類引起過熱器爆管。事故調查時,根據運行記錄及司爐反映,事故發生當時情況下:司爐從儀表上發現引風機電流突然增高,蒸汽壓力及溫度都下降,而且接到汽機車間電話告知汽壓、汽溫都下降,均超過了規定的下限。司爐工立即向運行班長匯報。運行班長檢查發現:鍋爐水位正常、排煙溫度下降、給水流量變動不大,但蒸汽流量顯著下降。又觀察:煙色發白,爐墻內有噴汽聲。班長斷定為過熱器爆管,并立即向值班長匯報情況,取得同意后停爐。

停爐后檢查,鍋筒內網狀汽水分離器正常,但其外框與鍋筒壁接合處間隙過大。此外在結構尚未發現其他問題。補給水為一級除鹽,出水硬度及電導率都合格,但電導率在標準的上限。給水硬度、溶解氧及PH值都合格。運行中不進行蒸汽品質的測定,對鐵、銅、鈉、總含鹽量、SO2含量都不進行測定和控制。

根據調查分析提出如下建議:

3.蒸汽的雜質攜帶。蒸汽的雜質攜帶包括機械攜帶(即水滴攜帶)和選擇攜帶兩個方面。雖然在蒸汽鍋爐的上鍋筒內裝有汽水分離裝置,但總不能使蒸汽中的水滴完全徹底地分離出去,鍋水含鹽量較濃,隨著水滴帶出鹽類,即水滴攜帶而引起蒸汽含鹽量增高這個概念很容易被接受。但溶解攜帶的概念則不易被接受,因為一般的概念都認為“蒸汽不溶解鹽類”。鹽類物質可溶于鍋水,也可溶于蒸汽,但溶于蒸汽中的量比溶于鍋水的量小很多,并且溶于蒸汽中量的多少與鍋水中這種鹽類溶解的量成正比。鍋爐壓力不同,其選擇攜帶的分配系數不同,壓力越高分配系數越大。低壓鍋爐的分配系數很小,蒸汽污染主要是機械攜帶,而選擇攜帶的污染可略而不計,可視為分配系數為零,即蒸汽由不溶雜質,但對中壓及高壓鍋爐,則選擇攜帶的作用應予以考慮。

三、措施

1.調整了一級、二級減溫水的比例,使管子的壁溫由580℃降低為540℃,分別串聯在過熱器之間,第1級水量為3.5 t/h,減溫幅度為10℃,第2級水量為3.7t/h,幅度為18℃,采用給水直接噴入。第1級在低過和屏過之間的低溫段過熱器出口環形聯箱兩側,第2級安裝于高過的中間聯箱。第1級粗調噴水量決定于減溫器前的蒸汽參數,并保證屏過管壁溫度不超過允許值;第2級作為細調,控制過熱器的出口汽溫在額定值。

2.煙氣側的調節。改變過熱器的對流吸熱量,通常靠改變經過過熱器的煙氣量和煙氣溫度來實現。燃燒工況的改變對汽溫有一定影響,因此,在鍋爐運行中,應根據實際情況,改變噴燃器的傾角和上、下排噴燃器的運行方式,從而改變火焰中心的位置和爐膛出口煙溫,并通過調節風量擋板,使流經過熱器的煙氣量發生變化而達到調節汽溫的目的。應注意的是,噴燃器的運行方式和風量的調節,首先應滿足燃燒的要求,這有利于設備的安全和提高鍋爐效率,因此煙氣側調整只能作為輔助手段。此外,當負荷過低時,不能用上傾火焰中心高度來增加汽溫,以防止鍋爐滅火或煤粉在煙道內再燃燒而發生事故。

3.控制汽溫的變化。

(1)調節燃煤量。當鍋爐負荷有較大變動,需啟、停1套制粉系統時,投入的噴燃器應均衡。當爐負荷變動不大時,可通過調節運行著的制粉系統出力來解決。如:負荷增加,開大排粉機進出口風量擋板,增加磨煤機出力使磨煤機內少量的存煤作增負荷時緩沖調節,然后再增加給煤量。

(2)調節燃燒風量。當外界負荷變化時,應對風量作相應的調整。實際運行中,隨著過量空氣系數的增加,利于完全燃燒。但是過量空氣的增加要適當,同時煙氣流速加大,造成送、引風機的耗電量增加,經濟性降低,加劇低溫段的磨損,因此要嚴格監視氧量的變化。

總之,改變投清灰劑方式后,5號爐運行情況大大改善,一直到供熱期過后,蒸汽溫度等各項參數均正常。其他鍋爐受熱面結焦時,也以此方式投清灰劑,使用半個月后,過熱器集灰脫落,管壁上的焦渣由硬變酥變脆。改變了以往難清理的問題,減輕了體力勞動。減小了受熱面熱阻,鍋爐熱效率提高3%,增大了鍋爐出力,得到了較大的經濟效益。

參考文獻:

[1]吉貴宏. 鍋爐高溫過熱器及再熱器狀態檢驗和壽命評估研究[D].武漢大學,2004.□(編輯/永安)