鍋爐蒸汽清灰隱患分析及處理

何慧軍

(杭鋼動力公司設備管理部,浙江杭州 310022)

鍋爐蒸汽清灰隱患分析及處理

何慧軍

(杭鋼動力公司設備管理部,浙江杭州 310022)

燃燒煤氣的鍋爐經蒸汽在線清灰改造后,出現了吹灰汽源蒸汽管路振動大、鍋爐局部部位保溫被吹除和換熱管壁變薄等安全隱患。通過對蒸汽管路整改、鍋爐保溫方式調整及個別吹灰噴嘴蒸汽量調整等手段,消除了上述的缺陷,提高了熱電系統運行的安全、穩定性。

鍋爐 蒸汽 清灰 隱患 整改

1 引言

本鋼廠共有3座煉鐵高爐,為杜絕對環境的污染,同時減少外購電,各冶煉工序所產生的不同品種的煤氣(在正常生產情況下)已實現了全部內部消化處理,即部分用于冶煉燃燒用氣外,剩余部分作為其自備電廠燃燒介質。受冶煉單位除塵效果以及距高爐煤氣出口較近等不可控因素的影響,65T/h煤氣鍋爐燃燒的高爐煤氣中粉塵含量較大,使鍋爐各換熱系統表層結垢較嚴重,導致了鍋爐出力逐年降低。為了提高鍋爐換熱效果和減少停爐人工清灰的次數,在2011年2#鍋爐大修期間對該鍋爐進行了蒸汽在線定時清灰的改造,用以吹除各換熱部件表層的積灰。鍋爐吹灰的蒸汽管路系統如圖1(鍋爐吹灰簡圖)所示。

2 使用了蒸汽在線定時清灰裝置后現狀分析

煤氣鍋爐經使用蒸汽定時在線清灰后,鍋爐水冷壁、高低過熱器表層基本未結垢,排煙溫度有效地維持在170℃左右,熱效率提高了3.3%,發電能耗下降了20gce/kWh,滿足了現場生產需求的同時也產生了很好的經濟效益。通過對使用了蒸汽在線定時清灰鍋爐的日常點檢和定期停爐檢查,也發現了一些安全隱患。

(1)鍋爐蒸汽在線清灰所需的汽源由15MW汽輪機的一級抽汽提供,吹灰所需的蒸汽壓力為0.8～1.6MPa、用汽量為66Kg/min。鍋爐吹灰設置的程序是吹灰噴嘴逐個進行的,即第一只吹除完全撤出后,第二只開始吹除,以此類推(共有19套吹灰裝置)。吹灰裝置在執行的時候,因蒸汽瞬間釋放,然約1min后瞬間停吹升壓,故蒸汽壓力波動和管路振動較劇烈;而且,吹灰工作每24h執行一次,每次持續90min。頻繁的壓力波動和管路振動,致使抽汽管路缸體底部的法蘭因墊片破損而大量蒸汽外漏,造成汽輪發電機組緊急停機,在一年多的時間內,累計發生了5次,給正常的生產組織造成了一定的壓力。

(2)在一次例行的停爐檢查中發現,低溫過熱器與上倉省煤器相接部位的保溫層散布的七零八落,部分部位已沒有了保溫層,鋼板已完全裸露。在關掉吹灰系統的蒸汽之后,手動將吹灰噴嘴全部深入之后發現,該部位的噴管與保溫層的距離較近,蒸汽吹灰裝置噴嘴噴出的大量蒸汽頻繁的沖刷換熱管表面的同時,對鍋爐該部位保溫層的沖刷也很大。經長時間的反復沖刷后,原保溫層表面厚約10mm的保溫混凝土抹面層被吹除,底部的保溫磚就被蒸汽輕易的吹除了,最終保溫層消失,致使外部鋼板因過熱而變形。

(3)在爐膛蒸汽吹灰器噴嘴附件,循著爐膛火焰旋轉的方向,水冷壁管被蒸汽沖刷變薄,厚度由原先的5.0mm降至4.7mm(如圖2所示)。

圖1

圖2

3 隱患整改

為了消除蒸汽在線清灰帶來的安全隱患,提高汽輪發電機組和鍋爐運行的穩定性,對吹灰汽源的蒸汽管路、鍋爐保溫和吹灰裝置進行了有針對性的調整。

(1)針對吹灰器工作期間蒸汽管路壓力波動和振動劇烈的問題。首先,我們對汽缸底部抽汽口的法蘭連接進行了仔細的檢查,發現檢修人員在均勻擰螺栓的過程中兩法蘭片存在約2.5mm左右的單邊開口,且最終是靠過緊開口側的螺栓才基本消除了該開口,故判定該蒸汽管路原先在安裝過程中存在不足,即安裝工人在對口焊接時工序不對,致使管路應力不能有效的消除,且集中在缸體底部的法蘭處,遇蒸汽管路壓力波動、振動大時,該法蘭是最薄弱的。為了有效消除此處應力,在冷態的情況下,我們割斷原一級抽汽管路,待均勻擰緊缸體底部的連接螺栓后再重新對口焊接,并對該焊口進行了熱處理,確保管路熱應力徹底釋放。

(2)為了提高蒸汽管路抗壓力波動的能力,在靠近鍋爐側的吹灰蒸汽總管上,新增了蒸汽壓力緩沖罐(有效容積2.5m3),使得鍋爐吹灰時蒸汽壓力的波動不會影響到汽機抽汽口側,基本穩定了汽輪機一級抽汽口處的蒸汽壓力。

(3)通過對已被吹灰裝置吹除保溫層的部位原保溫筑砌方式、保溫材料的分析,判定原先的筑砌方式和保溫材料(內層保溫磚和外層抹面)已不適合吹灰裝置的使用。經反復論證,為了達到最佳的保溫效果和最經濟的目的,將吹灰器噴管經過處的鍋爐筑爐進行了改動,即更換變形的鍋爐護板,在其上面焊接φ6 1Cr13的耐熱鋼筋做掛鉤,內用厚40mm的硅酸鋁保溫板,中間澆注厚50mm的保溫混凝土,最頂層澆注厚50mm的耐火混凝土。整改后,該部位保溫效果良好,且很結實,未被蒸汽吹除。

(4)吹灰蒸汽致使部分鍋爐管系的管壁變薄,結合現鍋爐運行參數以及各換熱管表層基本未結垢這一現象,首先提出了縮短部分吹灰噴嘴的工作時間,但與吹灰設備提供商交流后發現更改吹灰設置的程序較麻煩,且如今后煤氣品質變差或鍋爐換熱效果變差,要加強吹灰,則需再次調整程序,故調整吹灰程序不可行。于是,我們采取調節吹灰器進汽閥的開度,控制蒸汽量,在滿足吹灰效果的同時減少其對管壁的沖刷。經停爐復測,原被蒸汽吹損的水冷壁管管壁基本無惡化趨勢。

4 結語

蒸汽在線定時清灰對煤氣鍋爐清灰的效果是良好的,但為了提高熱電鍋爐、汽機運行的穩定性,需進行有針對性的的改造,即汽源管路有緩壓汽管、鍋爐局部部位保溫整改和不同部位的吹灰噴嘴所需的蒸汽量進行單獨調節。

[1]車玉坤.鍋爐清灰技術與現狀.電站信息,2012(8).

[2]孫計英,潘衛崗,韓磊,叢勁松.加強鍋爐受熱面清灰提高鍋爐熱效率.節能,2005(12).

[3]梵麗娟,黃翔.管式間接蒸發冷卻器增強傳熱的研究.價值工程,2011(4).

[4]王曉霞.風冷與蒸發冷卻復合型冷卻器的結構設計及性能分析,2013(5).

[5]車玉坤.淺析我國鍋爐清灰技術與現狀.電站信息,2012(8).