F—149型水力吹灰器故障分析與改進

關鵬

[摘要]針對長春熱電發展有限公司3、4號爐水力吹灰器運行中存在閥門漏水、動密封點漏泄和吹灰套管燒損等缺陷，結合設備本身設計上的不足，找出缺陷所在的原因，進行專項設備改造，取得了預期的效果，為鍋爐的安全經濟運行提供了保障。

[關鍵詞]水力吹灰器；原因分析；改造

0引言

長春熱電發展有限公司3、4號爐兩臺200MW，HG-670/140-YM9型機組，采用的是上海克萊德·貝爾格曼公司生產的F-149型水力吹灰器。機組自2005年10月投產以來，因檢修維護、設備結構設計不合理等原因，多次發生缺陷，導致水力吹灰器投入率難以提高。由于近年來燃煤緊張，機組目前逐步加大褐煤摻燒量，甚至達到全燒褐煤，燃燒方式與機組設計方式不符，鍋爐結焦情況嚴重，吹灰器頻繁投入使用，由最初的每周吹灰投入2次遞增至每天投入至少3次，結焦嚴重時甚至全天投入使用，故障發生率增大。因此，只有通過不斷的設備改進，才能提高水力吹灰器的投入率，提高鍋爐出力及運行經濟技術指標，保證機組經濟、穩定運行。

1吹灰器工作原理

水力吹灰器的作用是用來清除受熱面上的焦渣，清潔受熱面，提高受熱面的傳熱效果，以防止過熱器、再熱器超溫，同時降低排煙溫度。

水力吹灰器是用水作為吹灰介質，通過噴嘴作用，形成高速射流，利用水射流對渣的“激冷淬裂”原理，來清除鍋爐蒸發受熱面上的流態渣或黏性渣（即利用冷水使水冷壁管上的熔融狀的流態渣先凝固，由于水的汽化潛熱很大，它會很快地被蒸發掉，劇烈汽化膨脹產生的應力使焦渣松散、碎裂，將掛在水冷壁的焦渣清除）。

水力吹灰器吹掃時，行走箱前進，通過其上方槽型滑道碰觸機械觸點控制閥門開啟，吹灰套管邊旋轉、邊行進、邊吹掃直至前端點，然后反向邊旋轉、邊后退、邊吹掃，通過槽型滑道碰觸機械觸點控制閥門關閉，行走箱繼續后退，通過退到位開關控制停止。吹掃時。從噴嘴出來的水束向爐墻螺旋噴射，水束的吹掃面呈環行，吹掃范圍可根據需要調整凸輪角度在30°-360°內變化。

2吹灰器布置、結構及運行方式

我公司3、4號爐水力吹灰器單臺為一個系統，包括兩臺水力吹灰泵、吹灰器手動總門、電動門、12臺水力吹灰器、12個分支手動門、壓力表、排水門。12臺水力吹灰器共分三層，分別布置在爐膛前側18米、24米、30米平臺處。

吹灰器的主要部件有給水管路、帶閥桿的進水閥、進水管、帶噴口的吹灰套管、行走箱、電動機、減速機及鏈條、行程開關、螺旋傳動軸、箱體等。

吹灰器運行方式：利用水力吹灰泵將20℃～60℃的消防水加壓，當吹灰器投入時，電動機帶動鏈條，使得螺旋傳動軸帶動行走箱前進，吹灰套管由行走箱帶動旋轉前進，在吹灰套管進入爐膛100mm時，行走箱上部的槽道將帶閥桿的進水閥按一定方向旋轉，水由給水軟管、進水閥、給水軟管、吹灰內管進入到吹灰套管內，由噴口處噴射到水冷壁上，隨著吹灰套管繼續前進。吹掃范圍逐漸加大，當行走箱與回退行程接觸后自動回退，行走箱槽道在回退過程中將閥桿按反方向旋轉，此時進水閥關閉，吹灰器停止供水，當行走箱與限位開關接觸后停止，此吹掃過程結束。

3F-149型水力吹灰器故障原因分析

3.1吹灰器吹灰套管彎曲變形，無法回退和噴口燒損問題

原廠使用的吹灰套管采用1Cr18Ni9，耐熱溫度為600%，壁厚為2mm，管壁過薄，在運行過程中若發生機械故障或給水軟管、閥門故障，通常情況是將水泵停止，因斷水使得吹灰套管溫度高而燒彎曲變形的情況時有發生。

3.2吹灰器進水閥問題

3.2.1進水閥泄漏

原廠提供的進水閥工藝簡單，密封墊經常發生磨損；水力吹灰器設計工作壓力為1.0-1.2MPa，實際工作壓力達到3.5 MPa。

3.2.2進水閥為機械閥，經常發生行程不到位，無法完全關閉閥門的現象

進水閥的閥桿與閥體固定不牢靠；進水閥的閥桿安裝不當，觸點與行走箱的槽道有效接觸面小；螺旋傳動軸彎曲，行走箱運動過程中上下或左右浮動，閥門觸點角度偏斜。

3.3進水管盤根漏水

螺旋傳動軸由于長度、安裝及制造誤差等原因存在一定的彎曲度，行走箱運動過程中上下或左右浮動，嚴重時超過5mm距離，使得吹灰套管盤根內徑擠壓成橢圓形，造成密封不嚴密。

3.4給水軟管與行走箱發生機械摩擦，甚至給水管斷裂

給水軟管實際長度與設計長度不符，造成給水管彎曲角度大，且沒有有效固定，管子自然下垂，當行走箱前、后運行時與管子產生機械摩擦，極易損壞。

3.5吹灰器行走箱卡澀

為防止盤根漏水，吹灰內管與吹灰套管盤根壓蓋過緊；進水管彎曲；行走箱內積灰；行走箱傳動齒輪因異物卡澀造成無法傳動；進到位、退到位行程開關損壞；電動機鏈條過緊。

3.6箱體積灰

因運行人員操作不穩定，爐膛正壓，從吹灰套管與爐膛縫隙中噴灰；吹灰器箱體外殼未安裝，使得外部灰粉進入箱體內部；檢修人員維護周期短。

4F-149型水力吹灰器逐步改進措施

隨著我公司褐煤摻燒比例的逐步提高，鍋爐水冷壁結焦量增大，根據”鍋爐受熱面失效分析”，結焦后鍋爐熱效率將在短時間內下降3%～6%，傳熱效果差，煤耗加大，排煙溫度高，因此吹灰器頻繁投入使用，故障率激增，為了提高F一149型水力吹灰器的投入率，進行了以下改進：

4.1第一次改進（2006年）

（1）吹灰套管管壁厚由原2mm增加至5mm，剛性增強，加強焊接質量，在噴嘴、封堵的焊接質量上、在延長套管使用壽命上都起到了重要作用；加強設備維護管理，定期進行吹灰套管外觀檢查，發現吹灰套管彎曲或噴嘴損壞，及時更換或修復。

（2）改進進水閥門，閥桿處安裝防脫落螺栓，防止脫落造成的假吹現象；閥體與箱體的連接增加固定點；閥體尺寸加大，增加填料密封減少閥體漏泄。

（3）在機箱內部安裝固定夾，將給水管固定，防止管子自然下垂。

（4）在保證密封的情況下，填料壓緊適中，防止發生進水管抱死造成進水管彎曲。

（5）在吹灰器箱體下方，爐前和爐后各割出1個放灰孔，通過行走箱帶動，將箱體內積灰通過放灰孔排出箱體，避免積灰。

（6）將彎曲較大的螺旋傳動軸拆除返廠校直。

改進創造的經濟效益：

2006年9、10月，共2個月時間內花費的備件費用：

3、4號爐共更換給水軟管9根300×9=2 700（元）

3、4號爐共更換吹灰進水管4根120×4=480（元）

3、4號爐共更換吹灰套管12根2 200×12=26 400（元）

3、4號爐共更換進水閥6個2 991×6=17 946（元）

合計：47 526元（不包含人工費用）

按照2個月花費47 526元計算，每年吹灰器檢修費用（按每臺機組運行期6個月計算）為：47 526×3=142 578（元）。

改造金額：新吹灰套管費用（材質：1Crl8Ni9，φ60×5mm）2 800×10=28 000（元）

重新制作進水閥費用：2 991×6=17 946（元）

合計：45 946元

改進后節約資金為：142 578-45 946=96 632（元）

4.2第二次改進（2009年9月）

經過2年的現場實際調查發現，吹灰器進水閥門故障率仍然偏高，閥桿經常脫落，造成假吹現象較多，由于進水閥安裝位置空間小檢修困難，參照限位開關的工作原理，我公司組織進行第二次改進，取消行走箱槽道開關閥門的結構形式，將進水閥門改為臥式，加工90°閥桿，通過角鋼將閥門固定在吹灰器箱體側邊，在行走箱上焊接觸點撞塊。行走箱前進，通過撞塊帶動進水閥門開啟，行走箱后退，帶動進水閥門關閉。吹灰器經常假吹現象得到有效解決。

改進創造的經濟效益（不包含人工費用）：全部改進均利用檢修余料，未發生費用改進后每月可減少更換吹灰套管2根，每年節省吹灰器檢修費用：2 800×12=33 600（元）。

4.3第三次改進（4號爐2010年9月、3號爐2010年11月）

車間檢修維護人員數量減少，存在吹灰器故障處理不及時；進水閥密封墊及閥桿密封膠圈經常漏水，維護量大；閥門固定螺絲孔易損壞，更換進水閥門數量逐步增加；由于設計原因，水力吹灰泵出口實際壓力比設計壓力高，機械式吹灰器進水閥門已經無法適應工作需求等原因。2010年中旬3、4號爐褐煤改造拆除16臺XQF-1-20型燃油電磁閥，在倉庫中找出8臺DQF-15YF型電磁閥，為我公司水力吹灰器進行第三次改進提供了改進用材料，燃油電磁閥工作壓力為6.4MPa，滿足設備使用壓力，通過申請，公司決定對3、4號爐水力吹灰器進水閥門進行改造，將2臺機組共計24臺吹灰器機械式進水閥門全部更換為電磁閥，通過在行走箱上焊接機械撞塊，在箱體上安裝—套限位開關，通過電路控制電磁閥動作開啟和關閉閥門，徹底消除了進水閥門經常漏泄的現狀。

改進創造的經濟效益（不包含人工費用）：

全部改進均利用檢修拆除的電磁閥，未發生費用，節省費用：8 000×24=19.2（萬元）

安裝電磁閥電源箱及附屬設備，每臺爐改造費用2.3萬元：23 000×2=4.6（萬元）

3、4號爐每月更換進水閥2個，節省檢修費用：2 991×2-×12≈7.2（萬元）

改造后可節省全年檢修費用：7.2-4.6=2.6（萬元）

4.4第四次改進（2011年）

原廠設計吹灰內管固定在箱體面板上，易發生內管刮傷、彎曲等缺陷，吹灰套管盤根漏水問題極為突出。為解決該項問題，我們集思廣益，對多種動密封型式進行討論分析，2011年進行將單臺吹灰器吹灰內管固定式改為隨行走箱移動式的試驗，進水管與行走箱同時進退，使得吹灰內管與吹灰套管盤根形成圓周360°旋轉，不再360°盤旋前進和后退，密封嚴密，此項改造經過1年的實際使用，確認效果非常好，2012年全部進行改進。

改進創造的經濟效益（不包含人工費用）：

改進材料利用原吹灰內管的部分白鋼管，吹灰器固定板使用公司金工車間δ10mm的邊角料，固定螺栓使用48套，估算改進成本不超過500元。

改進至今已運行5年，吹灰內管未發生備件更換費用，吹灰套管盤根漏水缺陷也得到有效解決。

5水力吹灰器的使用和維護保養經驗

吹灰器是否能用好，其決定性因素有三：一是吹灰器的設計與制造質量；二是安裝質量；三是維護與保養。

吹灰系統由三大部分組成：一是吹灰器，二是控制系統，三是吹灰套管道。如果哪一部分有問題，吹灰器就不能正常運行。所以影響吹灰器正常運行的原因是多方面的。

（1）領導重視。要正確認識水力吹灰器在鍋爐運行中的重要性，配備充足檢修人員、建立獎懲制度，保證水力吹灰器的投入率。

（2）要有專職的維護人員，熟悉吹灰系統的結構和一般故障的處理方法，根據說明書及有關資料對吹灰器進行定期的維護保養，加強此方面的技術培訓工作。

（3）在正常的情況下，水力吹灰器在鍋爐不正常或積灰不多的情況下，定期投用，絕對不能長期閑置不用。

（4）在水力吹灰器系統運行中控制盤上出現報警時，一定要及時處理，排除故障，防止水力吹灰器吹灰套管燒損，吹灰投入時安排人員就地監督。

（5）做好運行、檢修記錄，總結吹灰經驗，制訂合理的吹灰程序與吹灰周期。

（6）維護人員要經常到現場巡視，進行吹灰器箱體積灰清理、軸承潤滑，發現問題及時處理。

（7）要保證檢修用的備品備件充足。

6效果比較

通過四次設備改進，將F-149型水力吹灰器吹灰套管管壁厚度增加、進水閥改為電磁閥、箱體改進、吹灰內管固定式改為隨行走箱移動式，通過改進前后的比較，缺陷故障率得到有效控制，效果顯著，同時維護費用逐年降低。

7結語

由于目前我國水力吹灰器現場應用實例較少，可提供的借鑒經驗幾乎沒有，因此，對鍋爐水吹灰器缺陷原因分析結論是通過大量現場勘測、試驗與理論分析相結合得出的，通過數次改造效果看，達到了改造的預期目的。同時，多次改造也為解決現場實際問題積累了寶貴經驗。