邹县发电厂总装机容量2540MW期工程2600MW机组.doc

一、概述 邹县发电厂总装机容量2540MW。期工程2600MW机组，#5炉1997年1月17日投产，#6炉1997年11月5日投产。该锅炉是美国Foster Wheeler公司生产的亚临界中间再热自然循环单汽包2020t/h燃煤锅炉。汽包总长28273mm，其中直段长25244mm，内径1828.8mm，壁后204mm，封头厚168mm，材质为SA-516GR70碳钢。汽包内部两侧沿轴向错列布置224只螺旋臂式蒸汽分离器给水(见图1)，汽包顶部布置123只百叶窗式干燥器，在汽包水空间还布置连续排污管、加药管、给水分配管以及各水位计的水连通管。在汽包下半部沿直段长度布置的环形空间，就是我们所说的汽包夹层。锅炉水循环系统包括270的给水通过逆止阀和电动截止阀进入省煤器入口联箱，经过省煤器加热到310左右，从省煤器两侧出来，由两根外径432mm的管进入汽包，经过分水联箱分成4路，进入4条44(108mm)的给水连通管(见图2).外侧两路(占给水量50%的)给水连通管进入汽包前后夹层内，直通另一端与夹层头部的分水联箱连通管相连，内侧两路直接从汽包底部(下降管两侧)经过的水空间通到另一端的分水联箱。从给水连通管两端向内880mm处垂直向上开孔，每隔400mm开一个l0mm的出水孔。给水经过汽包下部14根外径为406mm的下降管，再经155根141mm的分散给水导管，进入814根水冷壁管加热。366的饱和汽、水混合物经201根外径为168mm的汽水导管，分别从汽包的前后进入汽包夹层空间，然后饱和蒸汽经分离器、干燥器、干燥箱干燥后，通过汽包顶部的蒸汽导管进入过热器系统。夹层内的水经过分离器分离后重新回到水空间。 二、运行中存在问题2.1 锅炉汽包水位经常在偏低状态下运行 锅炉汽包的正常运行水位应在汽包中心线以下95mm。通过表1可以看出，#6锅炉负荷在80%左右时，变送器水位计显示水位0mm，但此时就地水位计显示水位在-150mm。而当锅炉满负荷时,汽包就地牛眼水飞立计的水位在-225mm处，变送器水位计却显示水位在0mmn处。而牛眼玻璃的可见孔径为25mm，由此可见水位一般在-212.5mm(-8.37)-237.5(-9.35)之间波动。由此可见已经在接近低三值(-11)跳闸的水位线运行，也就是说，当锅炉高负荷运行时，不但就地牛眼水位计显示低水位运行，从电接点水位计也反映出锅炉是在低水位运行(见表1)。 2.2 汽包两端水位偏差大 通过表1还可以看出，#6锅炉正常运行中，汽包水位不仅偏低，而且A、B两侧各水位计所显示水位偏差较大，变送器水位计与牛眼水位计相差最为明显。特别是在不同负荷情况下水位变化频繁、波动幅度大。严重时汽包A、B两侧水位偏差达50mm以上。锅炉负荷越高，甲、乙侧水位就偏差越大，各水位计之间差别也更明显。就是处在汽包一端三种(牛眼、电极、变送器)水位计，显示的水位也存在较大的偏差。2.3 锅炉汽包就地牛眼水位计云母片污染(结垢)严重 #6锅炉汽包就地牛眼水位计运行半个月的时间，其云母片上脏污(结垢)程度明显超过一、二期锅炉半年的污染速度。例如：2004年1月30日，#6炉A侧牛眼水位计因为云母片脏污看不清水位，更换全部牛眼玻璃密封组件，到4月5日因云母片结垢看不清水位，更换全部牛眼玻璃密封组件，结果到4月19日笔者检查时发现，该牛眼的上部(汽侧)云母片已经全部污染，云母片上结满水垢，看不清楚水位，除下部两个牛眼(-150mm、-225mm)因经常处在炉水的空间，还比较清晰。 由于汽包就地牛眼水位计(特别是A侧)云母片结垢脏污，容易造成密封组件泄漏，近4年泄露率逐年升高密封件更换连年翻番，仅2004年更换68套密封组件，造成维护费用升高。通过观察发现#6炉牛眼水位计云母片污染规律是A侧更重于B侧，蒸汽侧更严重于水侧。实际上#5炉运行中也存在上述问题，只是没有#6炉那样严重。三、造成汽包低水位运行的原因3.1 汽包水位计结构方面 因水位计中的水在表体中冷却后低于汽包内炉水的温度，重度较大，而汽包内的水不仅温度高，而且水中带有很多汽泡，重度较小，所以汽包中实际水位比水位计指示的水位略高一些。为了减少测量误差，故在牛眼水位加装一套等温系统，即温度补偿系统(见图2)。除了水位计汽、水进出管间有一条连通管之外，在水位计下部还有一条管路接到下降管上(就是我们说的温度补偿管)，保证水位计内的炉水流进流出，其热量直接输往水位计，使水位计表体的温度近似于汽包内的水温，从而减少由于温差而引起的水位测量误差。我厂#5、#6锅炉不但就地牛眼水位计加装温度补偿管。而且A、B侧差压水位计也加装有温度补偿管(见图2、3)，由于电(极)接点水位计与差压水位计使用同一汽、水连通管，也就起到温度补偿的作用(变送器水位计采用电热式温度补偿)。正常运行中，如温度补偿管道不畅通可导致甲、乙两侧水位偏差高达50mm。锅炉各水位计确实存在温度补偿管路不畅通现象(见表2)。水位计温度补偿管不畅通，会降低牛眼(包括各类)水位计温度补偿的作用，还将会增大汽包甲、乙侧水位计运行中的水位差。由于各水位计之间存在偏差，所以就人为的从A、B、C三个变送器水位计中选择一个理想的参数，接近0位的信号作为基准,传送至给水自动调节器，作为给水自动调节的依据。汽包两侧存在较大水位差，分析原因是两端变送器水位计与就地牛眼水位计自身结构和温度补偿的原因，也就出现了各水位计之间较大的偏差。 3.2 汽包内部装置方面 正常运行中汽包水位应处在旋风子筒体中部，严格要求旋风子筒体下缘应沉入汽包正常水位下(180200)mm。汽水混合物经过旋风子下部轴向进入蒸汽空间，水从筒体内侧流入水空间。为了能使旋风子中的水平稳流出，在旋风子下部底板上装有扩流器(见图3)。现在高负荷时汽包水位在-225mm状态下运行，由于水位降低，使得旋风子底部排水口接近或暴露在蒸汽空间。从省煤器出口来的310左右的给水与水冷壁上升管来366的汽水混合物进入夹层，使得夹层内(比夹层外)的压强增大，汽水混合物的扰动(比夹层外)更强烈，从旋风子下部喷出的水就会冲击液面，而汽包前后夹层的两端和内外压差不一样，汽包两端旋风子露出的高低不同，气流冲击水面的强度不一样。在锅炉低负荷也就是水位差比较小时，水位处在旋风子中间，所以水位偏差小。而当锅炉高负荷状态，加上各水位计的连通管存在问题不能及时平衡，造成低水位运行，使得旋风子下部接近或露出水面，汽流扰动液面，从而造成汽包内水位波动过大或甲乙两端水位高低不同，于是也就出现汽包甲乙两侧水位差。3.3 给水信号自动选择方面 锅炉的汽包水位MFT保护设计为汽包水位信号低一值-4报警，低二值-6跳闸，低三值-11，高一值-4报警，高二值-6报警，高三值-10跳闸，锅炉投产初期，将低二值-6跳闸改为只报警。汽包水位MFT保护采用3选2逻辑，即当两个水位信号低三值或高三值时跳闸保护动作，也就是A、B、C三个水位变送器信号有两个低三值或高三值同时发出，跳司保护方会动作。正常运行中由于各变送器水位计之间存在偏差，DCS系统将通过三取二算法进行计算，并将计算结果传送给水自动调节器，作为给水自动调节的依据。而处在汽包A端的A、B两只水位变送器(见附图4)，从同一条汽、水连通管接出(C、D从B端接出)，而变送器、电接点、差压水位计的水连通管在汽包内使甩同一根平衡管(见附图4)。由于连通管细长上方开孔小，容易堵塞会产生一定的阻力，造成各水位计指示出现偏差(一般国内锅炉汽包内无该平衡管)。所以当电接点水位计检修后投入运行时，就会引起差压、变送器水位计的水位波动。也就是说处在该平衡管上的三种水位计，任一水位计的投、停或运行工况的变化，部会影响到其它的水位计。通过以上可以看出，虽然汽包水位在人为的理想水位下运行，但不论是从电(极)接点水位计还是牛眼水位计反映出的水位，都是在低水位状态下运行。 四、低水位运行带来的危害 4.1 根据汽包内结构情况来看，连续排污的连通管应处于汽包正常水位下50mm运行(见图2)，连通管道直径3(76mm)，长度与汽包直段长25244mm相等，在其管段上每隔250mm开一个6mm的迸水孔。连排连通管中段(占管道全长1/2)的进水孔开在正上方位置，连通管道两端(占管道全长1/2)的进水孔开在侧面的位置。而连排引出管道由一条等径管道从连排连通管道中部，向上100mm（国内锅炉的引出管均从连通管的下方引出)从汽包B侧的两个方向引出，沿汽包轴向引出的为大流量放水，沿汽包径向从前面引出的一条至连排扩容器(见图2)。我们知道向汽包内加入磷酸三钠的作用，主要是处理炉水中的钙镁离子，使其形成水渣，因水渣体积轻，容易漂浮在水面，极容易被汽包内连续排污时将其排除炉外，防止锅炉受热面结垢。如果炉水的导电率升高，超过规定值，说明炉水中的杂质(硅、含盐量)升高，因此就必需进行连续排污，一般连续排污的流量控制在0.3%1%左右，最大不超过32t/h。现在汽包水位处于偏低状态下运行，使连排连通管完全暴露在蒸汽空间(见图lB)，所以排出的就不是炉水与悬浮物而是蒸汽。 4.2 加药连通管与连排系统的布置方式相同，由于汽包水位低于加药管就使加药连通管高于水面(见图lC)，加进去的药液直接排在蒸汽空间不能与炉水很好的混合，反而使蒸汽空间的药量浓度增大，如果药液被蒸汽携带、蒸发，会造成蒸汽侧污染加重。加药泵一般每天运行4小时左右向汽包内加入磷酸三钠，根据牛眼水位计的结垢情况，可以推测出由于磷酸三钠排入蒸汽空间，将会增加蒸汽中的盐类物质钠盐的含量升高。由蒸汽带入汽轮机的钠化物，一般为Na2S04、Na2Si03、NaC1、NaOH等，由于这类杂质在过热蒸汽中的溶解度不大，而且随着蒸汽压力的下降，溶解度也会很快下降，假如进入汽包的磷酸盐被蒸汽携带后凝结附着在锅炉的集汽联箱或过热器管壁的焊口及焊口内部细小的裂纹处，在锅炉低负荷或减温水用量过大时与水蒸汽凝结后局部浓缩，形成苛性碱(即NaOH)，就会使受腐蚀的金属发生苛性脆化，最后导致锅炉爆管。当蒸汽压力稍有降低时，它们在蒸汽中的含量就高于在该压力下的溶解度，因此，很容易从蒸汽中析出而沉积附着在汽轮机的隔板与轴径处，形成一层白色的结晶，会对金属产生一定腐蚀。在汽轮机内，不仅影响汽轮机的出力，而且还危及安全运行。 4.3 牛眼水位计表体云母片上形成二次水垢(又称派生水垢)。二次水垢则是由于炉水中的杂质首先生成粘附性强的水渣，这些水渣易粘附在热负荷高的受热面上或水循环缓慢的地方沉积下来，受高温作用，再次形成水垢，称为二次水垢。长期低水位运行又加剧了二次水垢的形成。水位计结垢不但影响观察水位还会引起泄漏，即降低了安全性能。汽包内加药管道从汽包A侧封头中心线上部进入汽包(见图2)，在管道中间管段采用法兰连接(见图2)，法兰后管道向下进入水空间。由于水空间受给水温度低影响，使加药管因温差大，膨胀与汽包筒体不一致，所以造成该法兰泄漏。由于汽包内加药管道连接法兰泄漏，将药液直接排在蒸汽空间。因该泄漏点在A侧牛眼水位计汽侧引出管正下方，漏进去的药液便直接排在牛眼水位计蒸汽侧引出管附近的空间。所以造成A侧水位计蒸汽侧污染严重的现象。 五、防止措施 5.1 减少各水位计之间的偏差方面:要对水位计系统合理保温，尤其是汽水引出管、温度补偿管和汽、水平衡管进行保温，减少散热。定期检查各水位计的阀门内漏及畅通情况，杜绝放水、排污阀门内漏。保证温度补偿管畅通，在水位计改进时最好保留温度补偿管。 5.2 避免汽包低水位运行:由于#6炉自从投产后1999年进行一次检查性大修，到2004年已经连续运行370多天，应利用大修机会进行疏通各进水孔，鉴于国内锅炉汽包内均没有设计水位计水连通管，是否可以考虑拆除。只要消除各水位计的偏差，特别是变送器水位计与牛眼水位计的偏差。就能使给水自动在正常范围内调节。如果保持水位在正常范围内变化，对于连续排污、加