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1、锅炉对流过热器水塞的形成与消除方法大型锅炉立式对流过热器， 因管壁温度超过其金属材料的允许耐热值， 而导致爆管事故 屡屡发生。 其主要原因之一是， 在锅炉启动过程中， 当负荷较低时， 立式对流过热器个别蛇 形管束下部，因各种原因在 U 形管内存有积水，而形成水封，通称水塞(如图 1 所示 )。由此造成蛇形管束内蒸汽停滞，使金属瞬间超温而导致爆管。特别是国产 670 t/h 锅炉，在锅炉 点火启动的初始阶段，负荷较低时，对流过热器就曾发生过爆管事故。如：陡河发电厂 HG-670/140-9 型锅炉曾多次发生高温对流过热器爆管事故，其中 3 次发生在锅炉点火启动 的初始阶段。又如：湖北荆门热电厂
2、HG-670/140-8 型锅炉， 5 年内发生了 10 次过热器爆管 事故(高温对流过热器 8次，后屏过热器 2 次)，同样都发生在锅炉点火启动初始阶段，当时 的最高负荷为 150160 MW。陡河发电厂曾多次组织有关技术人员对 HG-670/140-9 型锅炉的高温对流过热器爆管事 故进行分析。 爆管的破口形状、 颜色和金属组织均显示短期严重超温特征。 从运行操作、 仪 表记录分析看出曾有水塞现象发生。 以下就立式对流过热器出现水塞的原因、 特征进行分析， 提出消除水塞的几点措施。1、 水塞形成的原因及其特征锅炉点火启动前，对流过热器立式蛇形管束下部 U 形管内积水原因如下：(1) 因立式
3、对流过热器的疏水管装在上部联箱上，锅炉水压试验后，过热器管束内积存 水放不出去。(2) 锅炉停运冷却过程中，部分蒸汽凝结水积于过热器 U 形管下部。(3) 锅炉点火启动前，从锅炉水冷壁下联箱引入外来蒸汽进行加热，当锅炉汽包内产生 蒸汽时，在对流过热器管束内产生凝结水积于该管束下部 U 形管内。(4) 减温器系统疏水门开度过小或关闭过早;锅炉点火启动初期， 负荷较低时， 减温水量过大;减温器喷水孔故障 ;减温水雾化不良等，均会造成对流过热器下部U 形管束内积水。对流过热器内的积水， 在锅炉点火后经过相当长的时间才会逐渐蒸发掉。 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
4、少，炉膛热负荷分布不均，有的过热器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(蒸汽在过热器管内流速低 )，对流过热器进出口联箱压差很小，靠此压差尚不能排除个别 蛇形管束 U 形管内积水，由此导致较长时间存在水塞现象。水塞形成原理用式(1)表示：p1-p2= p g 工 h(1) 式中 p 1 过热器进口联箱内蒸汽压力，Pa;p2过热器出口联箱内蒸汽压力， Pa;p 管内积水密度， kg/m3;g 重力加速度， 9.8 m/s2;工h管内各段水塞高度总和，m。当锅炉负荷逐渐增大时，过热器进、出口联箱内的压差p为：水塞消除的瞬间， 管内积水被蒸汽冲出， 过热器
5、管壁金属温度瞬时陡降， 又很快回升，温度表指示变化为瞬时 (几秒钟就过去了 )，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；有时也发现过热器出口主蒸汽温度陡降，降幅可达3050 C,经几分钟后恢复正常。如陡河发电厂 HG-670/140-9 型锅炉，在一次启动初始阶段曾出现一次锅炉主 蒸汽温度突然陡降 40C，约23 min后恢复正常。在负荷增加时又发现一次锅炉主蒸汽温 度陡降30 C，约2min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;in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、 出口联箱内压
6、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， 水混于过热蒸汽中， 造成锅炉过热器出口主蒸汽温 度突然陡降。对流过热器蛇形管中积水在负荷较低时本应自行排除，但为什么有些对流过热器管束内形成的水塞在较长时间不能自行排除，而造成超温爆管呢?原因与减温水系统的运行管理有关，具体分析如下：(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
7、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，减温水未汽化系数增大， 未汽化的减温水不断流入立式对流过热器蛇形管内，使水塞排除时间延长。(2) 锅炉启动初期给水温度较低 (因高压给水加热器尚未投入 )，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入过热器蛇形管内，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、锈皮等杂物堵塞，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
8、来为节省锅炉点火启动用燃油，投煤粉过早，炉膛热负荷增加过快，锅炉蒸汽温度上升过快， 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。在锅炉启动初始阶段， 负荷较低时， 减温水量使用过大， 减温器出口汽温有时接近甚至低于同压力下的 饱和蒸汽温度，这就会使对流过热器水塞较长时间不能消除。综上所述，锅炉对流过热器水塞导致的爆管事故具有以下特征：(1) 锅炉对流过热器爆管事故发生在机组启动初期，最高负荷150 MW 左右(2) 爆管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
9、金属温度大幅度陡降，或锅炉过热器出口主汽 温度突然陡降。(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力下的饱和蒸汽温度。(5) 爆管经常发生在高温对流过热器入口处的管束上，因来自二级减温器未汽化的减温 水首先流入这些管束内，在此易形成水塞。(6) 爆管的破口形状、颜色及其金属组织具有短期大幅度超温特征。2、 消除对流过热器水塞的措施为防止锅炉对流过热器因水塞导致爆管， 经长期实践， 对对流过热器内能形成水塞的水 采取：“吸”、“截”、“冲”、“烧”、“烘” 5 字措施。具体如下：2.1 “吸” 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
10、出口 联箱上的空气门， 锅炉汽、 水系统上的其它疏水门、 空气门一律暂不开启， 由锅炉水冷壁下 联箱的定期排污阀进行放水。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T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
11、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” 即不让水再进去。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情况即时消除。(2) 锅炉点火启动过程中，当汽压升至10%额定汽压时，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510 min，后关闭该阀门，以防焊渣、锈皮等堵塞减温器喷孔，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
12、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 题下 )，以减小漏流，提高减温水调节品质。(5) 锅炉启动初期，在 60%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， 防止高温对流过热器入口联箱二级减 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小，也不可关闭过早。待负荷升到60%额定负荷时或运行正常时再视情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快。投煤粉的时间不可过早、投粉量不可突然增大，以防过早的大量使用减温水;监视减温水流量 (不允许超过标准 )、减温器出
13、口汽温 (不允许接近及低于同压下的饱和蒸汽温度)。2.3 “冲”即设法将水塞冲通。 锅炉启动初期，可利用突然开大向空排汽门或突然将in级旁路 阀门开大的方法， 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，将水塞排除。2.4 “烧”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， 多投油燃烧器的办法解决。 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20%额定负荷时，必须限制高温对流过热器入口烟温在600C
14、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”即用余热、热风将积水烘干。当锅炉停止运行后，待汽压下降至0.50.8 MPa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， 可利用邻炉 （运行炉 ）的热风对锅炉进行烘炉， 将积于过热器管束内的水烘干 （陡 河发电厂 1、 2 号炉有此装置 ）。实践证明，采取上述措施，对防止对流过热器发生水塞而导致过热器爆管是行之有效的。文章参考：
