锅炉立式过热器、再热器水塞的形成与消除.pdf

S 电 力安 全 技 术 第 1 3 卷( 2 0 1 1 年 第3 期) ( 4 )锅炉点火启动初期，负荷较低时，减温水 量过大 ；减温器系统疏水 门开度过小或关闭过早 ； 减温器喷水孔故障 ；减温水雾化不 良等，均会造成 对流 ，使过热器下部 U形管束内积水。 在锅炉点火后经过相当长的时间，立式高温受 热面管子底部内的积水才会逐渐蒸发掉。因此 ，水 塞多发生在锅炉点火启动的初始阶段。锅炉点火后 因投入的喷燃器较少，炉膛热负荷分布不均，有的 管束 内积水先蒸发掉 ，蒸汽便 由该管通过 ，此时该 管水塞消除。但因锅炉负荷较低，蒸汽在管子内流 速低 ，形成的进 出口联箱压差很小 ，不能排 除个别 管束 U形管 内的积水 ，由此导致较长时间内存在 水塞现象。用下式表示 ： 一 = g 式中：P 一过热器进 口联箱 内蒸汽压力 ，P a ； 尸 ， 一过热器 出口联箱内蒸汽压力 ，P a ； P一管内积水密度，k g m ； g一重力加速度，9 8 m s 2 ； h 一管 内各段水塞高度总和，m。 当锅炉负荷逐渐增大时 ，进、出 E l 联箱 内的压 差不断加大，当水塞消除的瞬间，管内积水被蒸汽 冲出，金属管壁温度瞬时陡降，又很快回升。这个 过程温度表指示变化为瞬时 ( 仅几秒钟 ) ，运行值 班人员很难发现，有时会误认为是仪表晃动，而不 被重视。有时过热器 、再热器出 口气温也会发生陡 降，降幅可达 3 05 O，几分钟后恢复正常。如 陡河发电厂 H G 一 6 7 0 l 4 0 9 型锅炉，在启动初始 阶段 曾出现一次锅炉主蒸汽温度突然降低了 4 0， 2 3 mi n后又恢复正常。在负荷增加时又发现锅 炉主蒸 汽温度陡 降 3 0，约 2 mL n后恢 复正常。 上述现象多发生在锅炉蒸汽流速突然变化 ，如锅炉 启动向空排汽阀开大时；I 一 级旁路阀开大时； 汽轮机突然较大幅度增大负荷时。其原因是，蒸汽 流速突然增大 ，过热器进 口与再热器 出口联箱 内压 差增大 ，压力超过水塞静压 ，将对流过热器个别蛇 形管内的积水排到过热器出口联箱内，水混合于过 热蒸汽中，造成锅炉过热器出口的主蒸汽温度突然 降低。 1 2 减温水系统对水塞的影响 ( 1 )大型锅炉启动初期，一般给水泵采用定压 运行方式， 锅炉给水采用给水调节阀进行节流调节， 此情况下给水母管压力较高 ，锅炉过热蒸汽减温水 一 一 取 自给水母管 ，因此减温水压力较高。又因大型机 组多采用滑参数启动，启动初期负荷较低时，过热 蒸汽压力也较低 ，所 以减温水调节阀前后压差较正 常运行时大很多，使减温水调节阀漏流增大；即使 不投减温水时，也会有一些减温水漏入减温器 内。 漏入的减温水喷雾效果较差，使减温水未汽化系数 增大 。未汽化的减温水不断流人立式对流过热器蛇 形管 内，使水塞排除时间延长。 ( 2 )锅炉启动初期因高加尚未投入，给水温度 较低 ，减温水温度较低。又因减温器 内蒸汽流速较 低 ，导致减温水未汽化系数增大，此时如减温器疏 水门开得过小或关闭过早 ，就会使未汽化的减温水 不断流人过热器蛇形管内，延长水塞排除时间。 ( 3 )减温器内减温水喷孔故障。如喷孔有一部 分被焊渣、氧化铁等异物堵塞，会影响喷雾质量， 也会使减温水未汽化系数增大， 延长水塞排 除时间。 ( 4 )近年来为节省锅炉点火启动用燃油，过早 地投入煤粉，炉膛热负荷增加过快 ，锅炉蒸汽温度 上升过 陕，导致投减温水过早。又因启动初期各种 扰动较大 ，减温水量的变化幅度较大，由于减温水 量使用过大 ，减温器 出口汽温接近甚至低于同压下 的饱和蒸汽温度，使对流过热器水塞较长时间不能 消除。 1 3 水塞导致爆管的特征 ( I )爆管发生在机组启动初期，机组最高负荷 1 5 0M W 。 ( 2 )爆管经常发生在锅炉水压试验后的启动过 程 中。 ( 3 )锅炉启动过程中发现个别过热器管壁金属 温度大幅度降低，或锅炉过热器 出口主汽温度突然 降低。 ( 4 )锅炉启动初期曾发现减温水量超标，减温 器出 口温度接近或低于同压下的饱和蒸汽温度。 ( 5 )爆管经常发生在高温过热器和高温再热器 人 口处的管束上。因为来 自减温器未汽化 的减温水 首先流人这些管束内，在此易形成水塞 。 ( 6 )爆管的爆口形状、颜色及其金属组织具有 短时严重超温特征。 2 消除水塞的方法 为防止锅炉高温过热器因水塞导致爆管，经长 第 l 3 卷 ( 2 0 1 1 年第 3 期 ) 电力 安 全 技 术 期实践 ，对高温过热器 内能形成水塞 的积水可以采 取 ：“ 吸、截 、冲 、烧、烘”5字方法给予消除。 2 1 “ 吸”法 即用虹吸法将积水吸出去 。当锅炉水压试验结 束后，降压放水时只打开锅炉过热器 出口联箱上的 空气 门，锅炉汽、水系统上的其他疏水门、空气门 一 律暂不开启 ，从锅炉水冷壁下联箱的定期排污阀 放水。因锅炉汽、水系统上的各疏水 门、空气 门都 在关闭状态 ，空气只能由过热器 出口联箱上 的空气 门进入 ，当由锅炉水冷壁下联箱放水时 ，在大气压 力的作用下，积于锅炉过热器内的水，依次由高温 对流过热器出口 联箱一高温对流过热器蛇形管束一 高温对流过热器入 口联箱一二级喷水减温器一低温 对流过热器出 口联箱一低温对流过热器蛇形管束一 低温对流过热器入 口联箱排 出。按照与正常蒸汽流 程相反的方 向将存于过热器各段管束内的积水虹吸 出去，直到锅炉汽包 内出现水汽时 ，停止锅炉水冷 壁下联箱的放水。然后再打开锅炉汽水系统的空气 门、疏水门，置于锅炉启动前的状态。 2 2 “ 截”法 即不让水再进入过热器管束。对减温水系统加 强管理 ，阻截未汽化 的水进入过热器管束内。 ( 1 )锅炉检修时，定期检查减温器喷孔，发现 喷孔堵塞等异常隋况即时消除。 ( 2 )锅炉点火启动过程中，当蒸汽气压升至 1 0 额定压力时，对喷水减温器进行反冲洗 ，即全开减 温水调节阀后疏水 门，用蒸汽反冲减温器 5 1 0 mi n后关闭该阀门，以防焊渣、氧化皮等异物堵塞 减温器喷孔，影响减温水未汽化系数。 ( 3 )锅炉启动初期，减温水投入前应将减温水 调节阀前 的截止阀关 闭严密 ；如该 阀门关闭不严 ， 应微开调节阀后疏水门，以防减温水漏入喷水减温 器 内。 ( 4 )调节给水泵转速 ，维持较小的减温水调节 阀前后压差 ( 在保证锅炉给水调节稳定的前提下 ) ， 以减小漏流，提高减温水调节品质 。 ( 5 )锅炉启动初期 ，在 6 O额定负荷下 ，尽量 不投减温水 ，如因锅炉主蒸汽温度高 ，需投减温水 时 ，可投一级减温水，尽量不投二级减温水 ，防止 高温对流引起过热器人 口联箱二级减温器出 口处的 过热器管束发生水塞 。 ( 6 )锅炉启动过程中减温器疏水门不要开得过 h engc 圭 h a n y = i xi a 垡 n 小 ， 也不可关闭过早。 待负荷升到 6 0 额定负荷时， 或运行正常时， 再栅 青况将减温器疏水 门全部关闭。 ( 7 ) 锅炉启动过程中禁止升温、 升压速度过陕。 投煤粉的时间不可过早、投粉量不可突然增大，以 防过早地大量使用减温水 ；监视减温水流量 ( 不允 许超过标准 ) 、减温器出口蒸汽温度 ( 不允许接近 及低于 同压下的饱和蒸汽温度 ) 。 2 3 “ 冲”法 即设法将水塞冲通。锅炉启动初期，可利用突 然开大 向空排气 门或突然开大 I一 级旁路 阀门的 方法 ，使过热器管内蒸汽流速突然增加 ，造成对流 过热器进、出口联箱内压差瞬间增大，从而将水塞 排除。 2 4 “ 烧”法 即控制烟温 ，将积水蒸发掉。锅炉点火启动初 期 ，炉膛 热负荷要尽量分布均匀 ，可采取小油枪 ， 多投油燃烧的办法解决。投粉后要经常倒换煤粉燃 烧器 ， 让对流过热器管束内的积水尽量 同时蒸发掉 ， 以防这些积水在个别过热器管束内形成水塞。为保 护高温对 流过热器 ，在启动 过程 中，当负荷低于 2 0额定负荷时，必须限制高温过热器入 口烟温在 6 0 0以下。为防止热电偶温度计被烧坏，可采用具 有冷却装置 的探测式烟温计 ( 陡河发 电厂 3 ，4号 锅炉装有此装置 ) ，也可将该烟气温度定值输入 到 微机内或输入到锅炉保护系统内， 超过该定值时保 护动作 ，自动停止煤粉燃烧器的运行。 2 5“ 烘”法 即用余热、热风将积水烘干。当锅炉停止运行 后 ，待蒸 汽压 力下 降为 0 5 0 8 MP a时，进行 锅炉放水 ，将炉水迅速放尽 ，利用停炉后的余热烘 干对流过热器管束 内的积水 ；锅炉冷态 点火 启动 前 ，可利