锅炉蒸汽清灰隐患分析及处理

何慧军

(杭钢动力公司设备管理部,浙江杭州 310022)

锅炉蒸汽清灰隐患分析及处理

何慧军

(杭钢动力公司设备管理部,浙江杭州 310022)

燃烧煤气的锅炉经蒸汽在线清灰改造后,出现了吹灰汽源蒸汽管路振动大、锅炉局部部位保温被吹除和换热管壁变薄等安全隐患。通过对蒸汽管路整改、锅炉保温方式调整及个别吹灰喷嘴蒸汽量调整等手段,消除了上述的缺陷,提高了热电系统运行的安全、稳定性。

锅炉 蒸汽 清灰 隐患 整改

1 引言

本钢厂共有3座炼铁高炉,为杜绝对环境的污染,同时减少外购电,各冶炼工序所产生的不同品种的煤气(在正常生产情况下)已实现了全部内部消化处理,即部分用于冶炼燃烧用气外,剩余部分作为其自备电厂燃烧介质。受冶炼单位除尘效果以及距高炉煤气出口较近等不可控因素的影响,65T/h煤气锅炉燃烧的高炉煤气中粉尘含量较大,使锅炉各换热系统表层结垢较严重,导致了锅炉出力逐年降低。为了提高锅炉换热效果和减少停炉人工清灰的次数,在2011年2#锅炉大修期间对该锅炉进行了蒸汽在线定时清灰的改造,用以吹除各换热部件表层的积灰。锅炉吹灰的蒸汽管路系统如图1(锅炉吹灰简图)所示。

2 使用了蒸汽在线定时清灰装置后现状分析

煤气锅炉经使用蒸汽定时在线清灰后,锅炉水冷壁、高低过热器表层基本未结垢,排烟温度有效地维持在170℃左右,热效率提高了3.3%,发电能耗下降了20gce/kWh,满足了现场生产需求的同时也产生了很好的经济效益。通过对使用了蒸汽在线定时清灰锅炉的日常点检和定期停炉检查,也发现了一些安全隐患。

(1)锅炉蒸汽在线清灰所需的汽源由15MW汽轮机的一级抽汽提供,吹灰所需的蒸汽压力为0.8～1.6MPa、用汽量为66Kg/min。锅炉吹灰设置的程序是吹灰喷嘴逐个进行的,即第一只吹除完全撤出后,第二只开始吹除,以此类推(共有19套吹灰装置)。吹灰装置在执行的时候,因蒸汽瞬间释放,然约1min后瞬间停吹升压,故蒸汽压力波动和管路振动较剧烈;而且,吹灰工作每24h执行一次,每次持续90min。频繁的压力波动和管路振动,致使抽汽管路缸体底部的法兰因垫片破损而大量蒸汽外漏,造成汽轮发电机组紧急停机,在一年多的时间内,累计发生了5次,给正常的生产组织造成了一定的压力。

(2)在一次例行的停炉检查中发现,低温过热器与上仓省煤器相接部位的保温层散布的七零八落,部分部位已没有了保温层,钢板已完全裸露。在关掉吹灰系统的蒸汽之后,手动将吹灰喷嘴全部深入之后发现,该部位的喷管与保温层的距离较近,蒸汽吹灰装置喷嘴喷出的大量蒸汽频繁的冲刷换热管表面的同时,对锅炉该部位保温层的冲刷也很大。经长时间的反复冲刷后,原保温层表面厚约10mm的保温混凝土抹面层被吹除,底部的保温砖就被蒸汽轻易的吹除了,最终保温层消失,致使外部钢板因过热而变形。

(3)在炉膛蒸汽吹灰器喷嘴附件,循着炉膛火焰旋转的方向,水冷壁管被蒸汽冲刷变薄,厚度由原先的5.0mm降至4.7mm(如图2所示)。

图1

图2

3 隐患整改

为了消除蒸汽在线清灰带来的安全隐患,提高汽轮发电机组和锅炉运行的稳定性,对吹灰汽源的蒸汽管路、锅炉保温和吹灰装置进行了有针对性的调整。

(1)针对吹灰器工作期间蒸汽管路压力波动和振动剧烈的问题。首先,我们对汽缸底部抽汽口的法兰连接进行了仔细的检查,发现检修人员在均匀拧螺栓的过程中两法兰片存在约2.5mm左右的单边开口,且最终是靠过紧开口侧的螺栓才基本消除了该开口,故判定该蒸汽管路原先在安装过程中存在不足,即安装工人在对口焊接时工序不对,致使管路应力不能有效的消除,且集中在缸体底部的法兰处,遇蒸汽管路压力波动、振动大时,该法兰是最薄弱的。为了有效消除此处应力,在冷态的情况下,我们割断原一级抽汽管路,待均匀拧紧缸体底部的连接螺栓后再重新对口焊接,并对该焊口进行了热处理,确保管路热应力彻底释放。

(2)为了提高蒸汽管路抗压力波动的能力,在靠近锅炉侧的吹灰蒸汽总管上,新增了蒸汽压力缓冲罐(有效容积2.5m3),使得锅炉吹灰时蒸汽压力的波动不会影响到汽机抽汽口侧,基本稳定了汽轮机一级抽汽口处的蒸汽压力。

(3)通过对已被吹灰装置吹除保温层的部位原保温筑砌方式、保温材料的分析,判定原先的筑砌方式和保温材料(内层保温砖和外层抹面)已不适合吹灰装置的使用。经反复论证,为了达到最佳的保温效果和最经济的目的,将吹灰器喷管经过处的锅炉筑炉进行了改动,即更换变形的锅炉护板,在其上面焊接φ6 1Cr13的耐热钢筋做挂钩,内用厚40mm的硅酸铝保温板,中间浇注厚50mm的保温混凝土,最顶层浇注厚50mm的耐火混凝土。整改后,该部位保温效果良好,且很结实,未被蒸汽吹除。

(4)吹灰蒸汽致使部分锅炉管系的管壁变薄,结合现锅炉运行参数以及各换热管表层基本未结垢这一现象,首先提出了缩短部分吹灰喷嘴的工作时间,但与吹灰设备提供商交流后发现更改吹灰设置的程序较麻烦,且如今后煤气品质变差或锅炉换热效果变差,要加强吹灰,则需再次调整程序,故调整吹灰程序不可行。于是,我们采取调节吹灰器进汽阀的开度,控制蒸汽量,在满足吹灰效果的同时减少其对管壁的冲刷。经停炉复测,原被蒸汽吹损的水冷壁管管壁基本无恶化趋势。

4 结语

蒸汽在线定时清灰对煤气锅炉清灰的效果是良好的,但为了提高热电锅炉、汽机运行的稳定性,需进行有针对性的的改造,即汽源管路有缓压汽管、锅炉局部部位保温整改和不同部位的吹灰喷嘴所需的蒸汽量进行单独调节。

[1]车玉坤.锅炉清灰技术与现状.电站信息,2012(8).

[2]孙计英,潘卫岗,韩磊,丛劲松.加强锅炉受热面清灰提高锅炉热效率.节能,2005(12).

[3]梵丽娟,黄翔.管式间接蒸发冷却器增强传热的研究.价值工程,2011(4).

[4]王晓霞.风冷与蒸发冷却复合型冷却器的结构设计及性能分析,2013(5).

[5]车玉坤.浅析我国锅炉清灰技术与现状.电站信息,2012(8).