供暖余熱型熱水鍋爐故障分析及防護

董自春鄒建鵬

（1.中國船舶重工集團公司第七O三研究所，黑龍江 哈爾濱 150078；

2.中石化西北分公司供電管理中心發(fā)電一廠，新疆 輪臺 841600）

·維護與修理·

供暖余熱型熱水鍋爐故障分析及防護

董自春1鄒建鵬2

（1.中國船舶重工集團公司第七O三研究所，黑龍江 哈爾濱 150078；

2.中石化西北分公司供電管理中心發(fā)電一廠，新疆 輪臺 841600）

介紹了余熱型熱水鍋爐與普通熱水鍋爐存在的差異，對鍋爐超壓、管線水錘現(xiàn)象和管道內腐蝕等共性的故障問題，提出了可行的防護方法，有助于司爐工人對該型鍋爐特性的掌握，保證供暖鍋爐的正常可靠運行。

余熱型熱水鍋爐；三通擋板閥；超壓；水錘現(xiàn)象；腐蝕

某自備電廠原有3臺燃氣輪機組用于發(fā)電，近年來，為充分利用燃機排出的高溫煙氣熱量，在燃機排出口加裝了3臺熱功率為14MW、臥式強制循環(huán)余熱型熱水鍋爐，實現(xiàn)了煙氣余熱的有效經(jīng)濟循環(huán)利用。該余熱型熱水鍋爐能夠排出兩種溫度參數(shù)的熱水，其中壓力0.5MPa、溫度為130℃的熱水經(jīng)管道輸送到工業(yè)用戶端的板式換熱器，換熱后可加熱重質原油等，保證聯(lián)合站工業(yè)生產(chǎn)正常進行，小部分用于加熱洗浴用水，滿足職工生活用水需求。而低參數(shù)的壓力為0.5MPa，溫度為95℃熱水則用于冬季工業(yè)廠房和職工宿舍等生活區(qū)的采暖。余熱型熱水鍋爐區(qū)別于一般熱水鍋爐，有以下幾個特點。

第一，采用燃機排出的400℃高溫尾氣加熱內部受熱面，類似于換熱器，無燃燒器不存在高溫燃燒，經(jīng)濟可靠。

第二，啟機運行靈活，利用三通擋板閥開度調節(jié)進入余熱鍋爐煙氣量，從而控制鍋爐負荷在0~14MW范圍變化。

第三，多臺鍋爐相互并列運行，可運可備，即使在冬季最大負荷工況時仍然滿足。

運行及檢修人員針對這種類型的熱水鍋爐需充分了解其使用的注意事項，避免和減少因故障問題導致的經(jīng)濟損失。

一、高溫部件及其保溫日常維護

鍋爐高溫部件主要包含煙氣通道和管道部件。高溫煙氣通道是指位于鍋爐本體前的煙道部分，其內部長期接受燃機排出的400℃以上煙氣沖刷，夏季時煙氣溫度高達500℃。隨鍋爐長期運行，內襯板和外護板之間的硅酸鋁保溫材料會被吹散減薄，進而導致煙道外部溫度過高，這種情況不僅會增加鍋爐的漏煙熱損失，降低鍋爐的熱效率，嚴重時影響鍋爐安全運行。因此例行性檢測高溫煙氣通道的表面溫度較為必要，特別是鍋爐在運行年限較長的情況下，需及時記錄。針對這一問題檢查重點應集中在人孔門、膨脹節(jié)連接處等結合部位。

近年來，紅外熱成像檢測法已經(jīng)作為電廠行業(yè)人員熟悉的一項預防性維護方法，能夠在日常設備巡視中發(fā)現(xiàn)溫度過高的問題。使用熱成像檢測，巡視人員可以通過不接觸的方式，在儀器上對應出高溫煙道外壁的高溫點，高溫點意味著此處的保溫減薄或出現(xiàn)貫通現(xiàn)象，在維修時加以鞏固。巡視人員還需要對供熱管線進行不定期檢查，是否存在人為破壞的情況，避免冬季環(huán)境溫度過低時將管道凍裂，影響正常使用。

二、三通擋板閥故障及其維護

余熱型熱水鍋爐前置三通擋板閥是鍋爐負荷的主要調節(jié)部件，通過不同開啟角度有效改變進入鍋爐本體的煙氣比例。當閥位處于全關狀態(tài)，燃機排氣通過旁通煙囪全部排入大氣；當閥位處于全開狀態(tài)，燃機排氣則全部進入余熱鍋爐本體。一般根據(jù)熱用戶的對管線出口水溫和流量的要求，將閥位調至合適的開度，此時煙氣一部分被鍋爐吸收，另一部分則直接排入大氣，同時保證了燃機的運行。在鍋爐運行中，三通擋板閥起著至關重要的作用，啟機和停爐時都要對其進行操作，還需要做好相關連鎖控制邏輯，在緊急情況下能夠自行關閉，保護鍋爐安全。在長期使用中如使用不當和其他因素，容易發(fā)生一些故障，需要采取措施。

（1）主軸如運行中出現(xiàn)卡澀或轉動不靈敏情況時，應在停機后及時排除故障，確定是電動執(zhí)行機構的原因還是軸承卡澀導致。當為電動執(zhí)行機構故障時，排除電氣故障，置于就地操作位置，人工手動轉動執(zhí)行機構至關閉狀態(tài)。為保證軸承潤滑，在日常維護中應固定周期的給軸承添加石墨粉，不能使用潤滑脂。

（2）為避免減少擋板閥壽命，停機后宜將擋板處于關閉狀態(tài)。即使在運行過程中，宜避免長期在45°半開狀態(tài)處，因此種情況下煙氣長期吹動閥板，搖晃導致蝸桿機構齒輪間距變大。

（3）當長期運行，三通擋板閥在關閉狀態(tài)可能出現(xiàn)煙氣泄漏量增大的情況時，應在燃機停機時檢查是否為密封風機還是門板處間隙變動導致，可通過調整內部調節(jié)螺栓改變間隙大小。

三、鍋爐超壓故障及其處理

當由于斷電或其他自動化故障致使供暖水循環(huán)泵停止運行時，鍋爐內爐水流動停滯，但繼續(xù)被加熱時，鍋爐內的水被部分汽化，壓力會越來越大，一段時間不采取措施將出現(xiàn)鍋爐超壓。該鍋爐設計壓力為1.0MPa，需要采取方法確保鍋爐在超壓時安全過渡。

一是監(jiān)視鍋爐出口流量、水溫和壓力，當壓力超過報警壓力時監(jiān)視器發(fā)出報警，此時人工開啟電動門，將供水管部分壓力泄至回水管。若壓力不能及時恢復正常，依然有升高的趨勢，水溫超過150℃時三通擋板閥連鎖關閉，避免鍋爐繼續(xù)受熱。

二是在鍋爐進出口集箱配置4個彈簧式安全閥，當鍋爐壓力超過其整定壓力時，安全閥起跳。為保證安全閥的可靠，按照蒸規(guī)的要求，每年對安全閥進行校驗。

四、管道水錘現(xiàn)象及其預防

水錘現(xiàn)象在熱水供熱管道中出現(xiàn)的可能性普遍存在，由于管道中熱水因某些原因引起流速急劇變化時，流體慣性作用引起熱水壓力急劇變化。水錘產(chǎn)生巨大的振動，給管線安全帶來了危害。水錘一般在兩種情況下出現(xiàn)。

一是供暖管線長距離布置，不可避免出現(xiàn)高低起伏，在一些地方有轉折點，當發(fā)生停泵時，整個管路系統(tǒng)中在這些地方出現(xiàn)“水柱分離”現(xiàn)象，尤其在“膝狀”折點處產(chǎn)生負壓，熱水汽化會出現(xiàn)“斷流空腔彌合水錘”。

二是循環(huán)水泵突然停機，出口壓力突然降低產(chǎn)生負水擊，危害循環(huán)泵安全，入口壓力突然升高，產(chǎn)生正水擊回傳至用戶，形成瞬間壓力，造成管道和設備的破壞。

關于水錘的預防措施，首先，要確保供熱管線布置盡量平順，避免垂直上下走向或突然拐彎，距離特別廠的管線在設計時要進行水錘計算。

其次，在循環(huán)水泵供水管與吸水管之間設置帶止回閥的泄壓旁通管。循環(huán)泵運行時，水泵出口側壓力高于吸水側，止回閥呈關閉狀態(tài)。突然停泵，泵出口側壓力急劇下降，吸水側壓力增高，此時吸入側通過止回閥將壓力泄往出口側，減小和防止水錘危險。

五、管道內腐蝕及防護

鍋爐及管道內腐蝕是制約其壽命的最關鍵因素。管道在運行和停運期間應溶解氧和電化學、CO2等均會發(fā)生一定的腐蝕，其表現(xiàn)為在鍋爐或供熱管道內壁上形成麻坑貨斑點腐蝕，因此為控制水中溶解量熱水鍋爐水質應嚴格滿足GB/T1576-2008《工業(yè)鍋爐水質》。但補水中仍然溶解少量的氧，而且在供熱管線停運后，管道中上部可能出現(xiàn)真空將空氣滲入，金屬表面上殘存水分和泥渣，極易發(fā)生腐蝕。長期的經(jīng)驗表面供熱管線停運后的腐蝕現(xiàn)象比運行時氧腐蝕更為嚴重。

為減少管道內腐蝕，需要做到以下幾點。

在管線不同的位置取樣檢測水的含氧量和硬度等。控制補水中溶解氧的含量，定時清洗除氧水箱和軟化水器，保證兩者在水質要求范圍內。定期檢查并及時補充海綿鐵，同時避免海綿鐵板結。

控制管線中循環(huán)水的pH值在10~13范圍內，可以在金屬表面形成一層穩(wěn)定的保護膜，當pH值較小時，腐蝕加劇。

鍋爐的受熱面管道壁厚較薄，在鍋爐停運后排干爐水，用小火將爐烘干，時間較長時進行充氮保護。

六、結語

供暖用余熱型熱水鍋爐與普通熱水鍋爐存在上述中一些共性問題，運行操作人員應充分了解防護措施，加強鍋爐日常運行管理和維護，保持鍋爐在良好的使用狀態(tài)，確保鍋爐安全運行可靠，不產(chǎn)生危害性影響。

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