對電站鍋爐尾部煙道管子吹損問題的探討

（廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東汕尾市，516600） 蘇駿騰

1 前言

電站鍋爐在運行中，燃料燃燒和介質換熱是一個極其復雜的物理化學過程，而這一進程會受到多方面因素的影響，使得鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰分會部分附著在鍋爐的受熱面上，從而增加熱阻，降低鍋爐金屬管壁的導熱系數(shù)，嚴重地甚至會造成鍋爐出力降低，不得不停爐檢修，這些都會給鍋爐的使用運行埋下諸多不利因素。

2 吹損影響及其危害分析

現(xiàn)實中，電站鍋爐的煙道受熱面主要采用懸吊形式的結構，而鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰分極易在煙道受熱面上累積，從而增大煙道阻力，降低鍋爐出力，嚴重時不得不進行停爐檢修。為了解決這一問題，我國電站大量使用了蒸汽吹灰器，雖然它可以實現(xiàn)對煙道尾部受熱面灰分的及時吹掃，但也同時造成了受熱面周圍出現(xiàn)了吹損問題，而這可能會進一步導致尾部煙道管子出現(xiàn)泄露問題，給電站的安全經(jīng)濟運行埋下諸多風險隱患。

結合大量的工程實踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，尾部煙道管子的吹損主要發(fā)生在稍遠離吹灰器的管子交叉部位。這是因為吹灰器正對的第一個管子為了降低吹損影響，通常都會加裝防磨瓦，而稍遠離吹灰器的管子交叉位置一方面沒采取加裝防磨瓦等保護措施，另一方面因為交叉位置的結構限制，反而普遍存在不同程度的吹損現(xiàn)象。常見的吹損位置示例見圖1。

圖1 吹損位置示例

3 吹損原因分析

3.1 管子交叉處容易形成吹灰蒸汽的渦流回旋

對于尾部煙道管子的交叉處，可能同時受到多股吹灰蒸汽的作用。比如來自蒸汽吹灰器的直接吹掃作用，以及被交叉處懸吊管反射回來的吹灰蒸汽，這些吹灰蒸汽會在交叉部位形成渦流回旋，使得吹掃力量呈現(xiàn)出數(shù)倍增長，進而造成此處易形成嚴重地吹損問題。通過相關計算分析可知，回旋蒸汽的沖擊影響甚至可以達到蒸汽直吹的數(shù)倍之多，過大的回旋吹掃力量是造成吹灰器上、下方管排與管子交叉處發(fā)生嚴重吹損問題的直接原因。

3.2 高溫沖刷煙氣作用

在實際中我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，雖然吹灰器上、下方的管子都會出現(xiàn)不同程度的吹損現(xiàn)象，但下方往往更為嚴重。這是因為下方的管子不僅會直接受到吹灰蒸汽的影響，同時還會受到高溫煙氣的沖刷作用。高溫煙氣從上自下的沖刷使得吹灰氣旋的力量被加大，從而自然就加劇了吹損。與下方管子相比，吹灰器上方的管子僅受吹灰蒸汽的單方面影響，吹灰蒸汽是從下往上進行吹掃，必須克服煙道的阻力和自身重力，使得上方管子的吹掃力量明顯會低于下方管子，這反映到吹損程度上就是上方管子的損傷較輕。

3.3 防磨瓦覆蓋不到位

現(xiàn)實中，正對吹灰器的第一根管子受到的吹掃力量最大，絕大部分電站都會在離吹灰器最近的位置加裝防磨瓦，從而實現(xiàn)對吹損問題的應對。而稍遠離吹灰器的管子及相應交叉處，可能會因沒加裝防磨瓦的緣故而呈現(xiàn)出不同程度的吹損影響。一般隨著與吹灰器距離的增大，管子受到的吹灰蒸汽沖刷力量會逐漸減弱，反映到吹損程度上就是損傷的嚴重程度會不斷降低。

3.4 吹灰壓力和頻率設置不當

在實際工作中也發(fā)現(xiàn)，不同電站即使鍋爐的型號和工況都類似，但檢修中卻發(fā)現(xiàn)煙道管子尾部受熱面的吹損量卻存在很大程度的不同。這主要是因為吹灰壓力和頻率設置不當造成的。吹損問題比較嚴重地電站，其吹灰壓力一般設置地都相對較高，而吹損問題較輕的電站，吹灰壓力都設置較低。過高的吹灰壓力會增大吹灰蒸汽的沖刷力，進而給管子造成的損傷也較大。此外，有的電站的吹灰頻率過高，過于頻繁的吹灰會讓管子受熱面受到較長時間的連續(xù)沖刷作用，這自然也會加劇吹損。比如有的電站將吹灰頻率設置為每班1次，甚至在吹灰結束后都沒實際確認吹灰器是否真實推出，那么其管子受損情況自然比那些吹灰頻率僅為每天1次的電站嚴重地多。

3.5 結構設計不合理

以上對電站鍋爐尾部煙道管子發(fā)生吹損的原因進行了多方面的分析，但那些都不是最根本的原因。事實上，導致吹損的最根本原因是結構設計不合理造成的。鍋爐內(nèi)部各種管路的縱橫交叉，大大限制了吹灰蒸汽的作用范圍，為了達到將灰分充分吹除的效果，有必須增大吹灰器的數(shù)量和吹掃力量，使得吹損問題很難從根本行得到切實解決。此外，在進行結構設計和安裝時沒有充分考慮吹損影響，比如缺乏加裝必要的防吹擋板，這也在一定程度上造成了吹損問題始終沒能得到有效控制。

4 應對措施探討

4.1 加裝防磨瓦

針對吹損問題，一個最簡單的應對措施就是加裝防磨瓦。可以結合電站鍋爐的實際運行情況，針對易發(fā)生吹損或吹損量較大的位置加裝防磨瓦，從而實現(xiàn)對吹損的有效預防。這里需要提及的一點是，防磨瓦不是加裝的越多越好，有的電站在解決鍋爐管子吹損問題時的思路就是在出現(xiàn)損傷的位置加裝防磨瓦，這種不從根本上解決問題的方式可能會陷入惡性循環(huán)，對鍋爐的傳熱效率造成極大程度的影響。

4.2 加裝防吹擋板

考慮到懸吊管結構會反射吹灰蒸汽，并進一步和直吹蒸汽流形成氣流回旋，增大吹掃力量。可以在懸吊管兩側的管排上加裝一個防吹擋板。采用這種方法時，值需要在管組的第一個管子上加裝即可，其他管子不用單獨加裝，即可以起到防吹作用，又不會過多影響到煙氣通道的橫截面。

4.3 合理設置吹灰參數(shù)

首先，應對同類型電站尤其是吹損問題較輕的電站進行走訪調(diào)研，并結合自身的運行情況進行規(guī)律摸索和總結，進而得到最佳的吹灰參數(shù)。比如在不影響吹灰效果的前提下，吹掃力量應該越小越好，吹灰頻率應越低越好。其次，應結合電站鍋爐的實際運行情況，尤其是尾部煙道受熱面附著的灰分量情況，合理設置吹灰頻率和決定投用的吹灰器數(shù)量，即由原先的按計劃執(zhí)行吹灰操作改為匹配吹灰需求執(zhí)行操作。

4.4 更新除灰技術手段

傳統(tǒng)的蒸汽吹灰除灰范圍有限，具有投資大、能耗高且對鍋爐管子受熱面會造成損傷等缺陷。在這種情況下，應加強對新一代除灰技術的研究開發(fā)和應用工作。比如聲波除灰技術就具有作用范圍大、除灰無死角、結構緊湊、投資小等優(yōu)點，而且還能依據(jù)電站鍋爐的運行情況對聲波頻率進行自適應調(diào)節(jié)，進而達到最佳的除灰效果。