蒸汽吹灰系統的不足和改進方案

摘 要：結焦、積灰是燃煤電站鍋爐運行中存在的難題，通常大都安裝使用蒸汽吹灰器，但蒸汽吹灰系統還是存在很多不足，常會發生一些問題，甚至因此對鍋爐設備造成較大的危害。本文對蒸汽吹灰系統常見問題和故障的概況進行了總結，分別就其產生原因進行了分析，進而從設計、制造、安裝等各方面針對性地提出了一些改進方案和建議。

關鍵詞：蒸汽吹灰 槍管 管道系統 卡澀 故障

中圖分類號：TK2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0102-02

結焦、積灰是燃煤電站鍋爐運行中存在的難題，在鍋爐設計時均配有一定數量的吹灰器，吹灰器對防止鍋爐受熱面積灰、結焦，避免尾部煙道、空氣預熱器二次燃燒，提高傳熱效率，保證鍋爐機組的安全經濟運行起到了十分重要的作用。蒸汽吹灰器以其吹灰介質價廉易得、吹灰用時短、吹灰效果顯著等優點得到了廣泛的應用，目前火電廠的大型燃煤鍋爐大都安裝使用蒸汽吹灰器，但蒸汽吹灰系統仍存在很多缺點和不足。

1 蒸汽吹灰系統常見的問題及原因分析

1.1 吹灰槍在進退中卡澀

（1）吹灰槍進退卡澀，主要原因是吹灰槍密封格蘭填料過緊，吹灰槍不圓或彎曲變形，導致吹灰槍管被墻箱套管或密封板卡住，電機電流增大熱偶保護動作，使得吹灰器無法進退。

（2）傳動機械如傳動鏈條、齒輪箱、跑車、托輪、中間托架軸承等因潤滑不良和缺油，受高溫烘烤油質失效導致的機械部位磨損和設備損壞故障造成的卡澀。

（3）吹灰器槍管通過水冷壁上的預留吹灰孔伸進爐內進行吹灰。由于安裝是在鍋爐冷態下進行，吹灰器蒸汽管道的設計沒有從整體上考慮到蒸汽管道的膨脹對吹灰器產生的附加外力，在這種力的作用下吹灰器會產生偏斜，造成卡澀、卡死和電機過載等故障。

（4）爐內支架安裝不好，導致熱態膨脹后吹灰槍管被支架別住，伸縮一段距離就卡死。

1.2 吹灰槍斷裂

（1）因開閥機構失靈，導致吹灰槍管進退時無蒸汽對其冷卻而被高溫煙氣干燒斷裂。

（2）若槍管的材質、壁厚選擇不當，則易造成槍管的剛度、強度不足，在運行中也會發生變形、彎曲或斷裂。

（3）焊口的焊接和熱處理及焊后槍管的平直度、同心度等方面存在質量問題，則易造成運行中吹灰槍管焊口斷裂、吹灰槍管卡澀并最終燒斷。

1.3 進汽閥故障

（1）進汽閥密封面不嚴，造成內漏。密封面不嚴有3種原因：一是密封面制造質量不良，出現裂紋或損傷；二是密封面檢修質量不良，研磨的粗糙度未達到要求或密封面研磨偏斜，造成內漏；三是蒸汽管道內有焊珠及銹皮等雜物殘留，吹灰時雜物沖入汽閥時，被卡在結合面處。

（2）閥桿填料過緊、閥門彈簧損壞、閥瓣脫落、閥桿彎曲等，最終造成閥門的啟閉機構不靈活、開關不嚴，引起進汽閥內漏。

1.4 吹灰系統管道存在的問題

（1）管道疏水不暢。

（2）管道上的閥門關不嚴，使得汽水腐蝕管道；減壓閥質量差，調節性能差，不能滿足壓力調節的需要。

（3）吹灰管道布置不夠合理，管道系統熱膨脹過大，使與吹灰器閥門連接的管道沒有足夠的柔性，使吹灰器承受不合理應力。

（4）所選吹灰用蒸汽過熱度太低甚至沒有過熱度，不僅沒有好的吹灰效果，還可能會導致積灰更嚴重。

2 吹灰系統故障對鍋爐設備的危害

2.1 吹灰器吹損受熱面

此類事故是吹灰器造成鍋爐事故的主要形式，被吹損的受熱面大多集中在爐膛水冷壁和爐膛出口處煙道的高溫區。如果吹灰器機械卡澀，進汽閥故障，造成吹灰器在某一區域長時間朝某一個固定的方向上吹掃，該處的水冷壁管被吹灰蒸汽沖刷減薄，直至最終爆破泄漏。

2.2 吹灰槍砸壞受熱面管排

吹灰槍斷裂，燒斷的槍管墜落后有可能砸壞受熱面管排，因吹灰器安裝部位高，落差大，而吹灰管又較重，當落到水冷壁上時，就會砸壞水冷壁管，造成泄漏引發鍋爐泄漏；造成撈、碎渣機卡澀，除渣設備不能正常工作。

2.3 空預器被吹灰管卡住

當安裝在回轉式空預器轉子上部的吹灰器管及其支托架在運行中發生斷裂落在轉子上時，就會卡住空預器轉子。對于尾部豎井煙道中布置的吹灰器，如果煙道在進入空預器之前沒有進行水平轉向設計，并在垂直煙道下部安裝灰斗，則豎井煙道中的吹灰管因故障發生斷裂，而斷裂的管段恰巧沿豎井中管排的縫隙落下，就會砸壞煙道的支承件、管排的防磨瓦并落到空預器轉子上，卡住轉子。空預器嚴重堵灰，將引起引風機喘振，損壞設備。風、煙系統阻力增大，風機電耗增加，鍋爐出力下降。

2.4 吹灰器故障造成鍋爐受熱面結焦、積灰

當吹灰器因故障投入率過低時，造成鍋爐受熱面結焦，積灰得不到及時清理，有可能會造成水冷壁結大焦，當大焦一旦脫落，可能會造成鍋爐滅火，損傷冷灰斗水冷壁，堵住落渣口，造成停爐事故。其次，影響鍋爐傳熱，有可能造成鍋爐局部管壁超溫，長時間超溫會造成管壁過熱爆管。再次，鍋爐水平煙道和尾部煙道積灰不能及時清理，會使煙氣阻力增大，使局部管壁磨損加劇，引發受熱面漏泄。

3 改進方案和建議

鑒于吹灰器故障會對鍋爐造成較大危害，下面針對蒸汽吹灰系統的不足和問題提出一些改善方案和建議。

3.1 槍管設計方面

（1）伸縮式吹灰器的槍管由幾段不同厚度的管子焊接而成。吹灰槍管是直接與高溫煙氣或火焰相接觸的，若材料的耐熱性差，則易發生變形、彎曲甚至燒斷。首先根據煙溫、介質溫度選定適宜材質和厚度的管長，端部噴嘴的大小、數量和布置可以更靈活，避免吹損受熱面。噴嘴太大意味著對受熱面的吹刷力就大，如果槍管至受熱面的距離較小，噴嘴就不能太大，應該選用較小噴嘴；煙溫高時又要求有足夠的蒸汽流量，可以增加噴嘴數量，如下圖1示意。簡單舉個例子，一般吹槍配2個噴嘴，但當用2個φ32 mm噴嘴可能吹損受熱面時，可改用4個φ22.5 mm噴嘴。（如圖1）

（2）固定旋轉式吹灰器吹灰管固定不移動，吹灰效果不如伸縮式吹灰器，且由于吹灰管一直置于煙氣中，耐熱管材在700 ℃使用已難以保證安全，所以一般不推薦使用。但若受安裝空間限制，僅能安裝固旋吹灰器，那么槍管噴嘴的數量、位置和大小要根據受熱管排的布置、母管蒸汽流量做出最佳選擇，方案的優劣直接影響到吹灰效果的好壞。噴嘴數量和大小受蒸汽流量限制，噴嘴的位置主要取決于管排布置，多數情況下所要求的噴嘴數量都不少，為了吹掃干凈都會最大程度的利用蒸汽流量。標準的設計只會采用一種規格的噴嘴，但事實上越靠近槍管頂部噴嘴所分配到的蒸汽流量越小，導致受熱面吹掃不均，局部蒸汽浪費局部卻不足。我們可以采用從槍管根部到頂部噴嘴逐步放大的設計方式來更充分地利用蒸汽，達到更佳的吹灰效果。

（3）回轉式空預器所配蒸汽吹灰器一般為步進或步退式，每步步距不變，每步停留時間也相同。但事實上外圓部分線速度大內圓部分線速度小，越靠近周邊的受熱面需要吹掃更多。所以我們應該在外圓吹掃時設定更密的步距或更長的停留吹掃時間，在內圓吹掃時設定較疏的步距或較短的停留吹掃時間。

3.2 制造工藝方面

（1）焊接工藝的優化并嚴格執行，確保焊后槍管的平直度、同心度，焊后探傷比例可適當高于國家標準。

（2）車間組裝時對前部槍管的預抬量合適，使槍管行進時更穩定，同時避免槍管行進過程中與受熱面距離太小甚至觸碰；組裝完畢后須在車間試運，測量槍管晃動量，降低槍管近距離吹掃受熱面的可能。

3.3 管道系統方面

（1）為了保證疏水，吹灰管道至少應有4%的斜度，同時還應適當加長吹灰器疏水暖管時間，避免吹灰時蒸汽帶水。疏水不良致使吹灰前管道尚有積水，也會使蒸汽變成飽和甚至未飽和。

（2）調壓閥的正確選用是吹灰管道設計中的關鍵一環，直接影響到整個管道系統的安全性，因為絕大多數管閥附件都是根據調閥后壓力溫度進行材質選型。

（3）與吹灰器閥門連接部分的管道沒有足夠的柔性，吹灰提升閥就會承受了不合理的外力。解決措施是考慮布置或增加膨脹節。對于較短的爐膛吹灰器，可將其與管道系統連接的鋼管改為不銹鋼的金屬軟管，以增加其柔性。

3.4 吹灰蒸汽汽源的合理選用

過熱蒸汽應更適合作為吹掃介質，因其離開噴嘴進入大氣后的膨脹量大于飽和蒸汽。若在鍋爐高溫煙氣區域用濕蒸汽或飽和蒸汽作吹掃介質，在蒸汽射流中受高溫煙氣作用，水滴蒸發，到達污染層表面時，不能產生吹掃作用。

總之要確保吹灰蒸汽有一定的過熱度，才能達到較好的吹灰效果。但溫度過高又不能對高溫段的吹灰管作很好的冷卻，以至于槍管一直處在接近允許溫度上限的狀態下，易發生彎管。

（1）吹灰閥前壓力的合規調試

另外，每個吹灰器需要通過進汽閥的微調達到其合適的吹灰壓力，忽略這步工作，就可能吹損受熱面。對于高溫區，對吹灰蒸汽的流量有要求，需設定一個報警壓力值，用低于此壓力的蒸汽開始吹掃，很可能還會使槍管受熱變形。

3.5 安裝要求方面

（1）安裝時吹灰管中心定位要準，尤其對套管長度較長的吹灰器定位要尤其細心，保證不偏心，避免吹灰管被套管卡住。調整支吊架使預熱器吹灰套管與吹灰槍套管同心度偏差小于2 mm。

（2）同一半伸縮式吹灰器槍管的兩個爐內支撐架安裝時必須保證在同一直線上，安裝時應考慮鍋爐膨脹量，確保熱態時吹灰管呈水平狀態。

（3）空預器吹灰器槍管長度一般會留點余量，常因安裝人員疏忽而錯誤連接，發生許多墻箱套管尺寸不到位，導致吹灰行程退不到位和受熱面中心部位吹不到，在安裝與調試中必須加以重視。

參考文獻

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