75t-h燃气锅炉高负荷调试蒸汽温度骤降问题分析与处理.docx

75t/h燃气锅炉高负荷调试蒸汽温度骤降问题分析与处理 华润电力（常熟）有限公司， 苏州， 2150000 引言工业蒸汽热网是化工、制药等产业园区的重要公用基础设施，建设集中式供热系统取代各企业自建的小型锅炉是规划趋势。此模式不仅可以显著降低企业的用汽成本，提高可靠性，亦有利于维持园区良好环境1,2。某园区是华东重要的化学工业园区，聚集了众多在国际上有影响力的化工企业，由于化工企业对蒸汽品质有着极高的要求和可靠性保证，该园区采用了集中供热模式。1 锅炉概况某项目新建一台75t/h燃气锅炉及其附属设施作为向园区供热的备用系统,额定蒸汽压力1.25MPa，额定蒸汽温度250。汽水流程为：除盐水-冷凝器-除氧器-节能器-上锅筒-下锅筒-炉膛区-上锅筒-过热器进口集箱-过热器中间集箱-过热器汇集集箱-过热器出口集箱-供热管网。上锅筒采用侧面给水挡板与水下孔板设计，水下孔板与上部立式波形板分离器分别作为一、二次分离装置。锅炉调试期间，高负荷时出现了蒸汽温度骤降的现象，经过原因分析、验证，以及锅筒内部装置改造，蒸汽参数最终达到设计值。2 事件描述锅炉调试过程中，当出口蒸汽压力0.9MPa，运行至70%负荷以上时，出口蒸汽温度由接近250快速降低至179左右。打开过热器集箱下部疏水阀后，蒸汽温度短时间内恢复至220以上，关闭疏水阀后运行一段时间，出口蒸汽温度又快速降低至179左右。降负荷至60%以下运行时，出口蒸汽温度正常，维持在240-250之间。3 原因分析查看运行数据，锅炉负荷在70%以上时，炉膛烟气温度约900，过热器进口烟气温度610690，处于正常范围。而低温过热器出口蒸汽温度一直徘徊在180左右，判断蒸汽温度降低是蒸汽带水导致。检查减温器进水阀及蒸汽出口集箱的反冲洗阀，阀门呈关闭状态，且为双阀结构，排除阀门内漏的可能，因此只可能是锅筒内的饱和蒸汽带水。 3.1 第一次原因查找蒸汽带水原因的查找事实上经历了曲折，前后分为两次研究过程。第一次原因查找围绕锅炉相关汽水系统和锅筒内部装置，具体检查情况如下：（1）对锅炉给水、减温水、排污、取样等与低温过热器有关联的系统进行检查，未见明显异常。（2）打开锅筒人孔门，查看内部装置。1）检查顶部侧封板，其与锅筒大部分采用连续密封焊，局部未焊接，未见明显间隙；其与上侧封板螺栓连接，未见螺栓脱落，密封良好；顶部侧封板在锅筒长度方向分段制作，与端板和前后封板之间存在间隙，间隙大小在5mm以内，属正常范围。2）检查上、中、下侧封板，情况与顶部侧封板类似，相互之间采用螺栓连接。上、中、下侧封板在锅筒长度方向分段制作，与端板和前后封板之间存在间隙，除一处较大外，间隙大小在5mm以内，属正常范围。在炉后和锅筒中间部位有三个螺母脱落；上、中侧板之间的连接螺栓松动较多，用手可推动；锅筒中间部位的侧封板有变形和开缝且靠近锅筒上部蒸汽出口位置，将导致部分汽水混合物短路，即部分汽水不经水下孔板一次分离，直接进入二次分离装置，造成蒸汽带水。侧封板螺栓松动和板面变形开缝应为汽水冲击所致，因此现场对侧封板进行了恢复，紧固螺栓螺母，并改为双螺母形式。 3）检查水下孔板，水下孔板横向螺栓连接，未见明显间隙。水下孔板与两端封板之间存在间隙，其中与炉后端封板间隙约5mm，属正常范围，与炉前端封板间隙较大，约30mm，这将导致部分汽水不经孔板的板孔分离而直接进汽空间。4）检查波形板分离器，发现波形板分离器与炉后端封板间隙约5mm，属正常范围，与炉前端封板间隙过大，约50mm，同样造成一定程度的汽水短路。5）检查水下孔板与右侧封板，发现局部有间隙，但总体间隙不大于10mm，属正常范围。6）检查主蒸汽管口下方的波形板分离器，均按图纸装配，未见异常。根据检查结果，认为锅筒内装置存在的较大缝隙造成的汽水短路，是蒸汽带水的重要原因，于是现场对上述2）、3）、4）项中的较大缝隙进行了修复。但是，重新启动锅炉调试过程中，在高负荷期间，再次出现了蒸汽温度骤降问题。3.2 第二次原因查找由于锅筒内部已完成整改，锅炉相关汽水系统也不存在异常，开始考虑锅筒本身的设计是否存在问题。经核算，水下孔板流速、波形板前蒸汽流速、匀汽孔板流速、匀汽孔板上部通道（非均开孔）流速满足JB/T9618工业锅炉锅筒内部装置设计导则要求，但汽空间容积负荷为1557，高于推荐值5801200，即给定的设计参数下，锅筒容积设计过小，导致重力分离效果不佳。此外，从设计角度进一步分析认为：（1）采用全封闭式侧缝板，受汽水冲击过强，导致封板变形开缝，分离失效。（2）二级分离后蒸汽流通纵向截面偏小。（3）锅筒直径小，蒸汽空间高度小，前后水位差导致炉后汽水空间高度更小。4 改造优化由于锅筒尺寸已经难以改变，考虑对锅筒内部装置进行优化以改善汽水分离效果，具体改进办法如下：1、去除中上部位侧封板，将其改为蒸汽空间缝隙挡板(图4-1)，以减小水下孔板汽水混合物的冲击压力。由于锅筒内操作空间有限，侧封板部分拆除后缝隙挡板暂不安装，而是待波形板分离器改造完成后实施。图4-1 侧封板改为缝隙挡板2、改造波形板分离器。将双侧进汽改为单侧进汽（图4-2），延长蒸汽行程，增大二级分离后蒸汽流通纵向截面，并且将分离器炉后区缩短1m，避免汽水短路。具体操作为：（1）拆除接水板、波形板分离器、中间连接板。（2）厂内预制各种部件。（3）除波形孔板分离器、接水槽板用紧固件固定在角钢骨架上外，其余均采用焊接连接。图4-2 波形板分离器改为单侧3、安装侧边缝隙挡板，具体操作为：（1）厂内预制缝隙挡板、蒸汽引入管挡板、定位角钢、下部封板、两端封板等。（2）安装时以锅筒水平中心线为定位，依次安装各部件。4、将过热器和炉膛出口区（燃烬室）无对流管束处所对应的水下孔板中间区域，用钢板覆盖，点焊封堵（图4-3），减少气垫层的破坏，降低水位波动，均衡前后水位。图4-3 水下孔板封堵示意经过上述一系列改造，锅筒内部装置变动明显，结果显示蒸汽穿水下孔板平均流速低于改造前、蒸发面蒸汽逸出速度显著降低、缝隙挡板蒸汽流速及下方水流速均在推荐范围内。5 结语综上，本次锅筒内部装置改造包括将原侧封板改为缝隙挡板、将双侧波形板分离器改为单侧、水下孔板局部封堵。除上述措施外，在保证锅炉安全运行的前提下，还可通过适当降低锅筒运行水位提升汽水分离效果。本事件中，原因分析时起初认为是锅筒内装置在调试过程中出现了异常，而处理了现场发现的所有可能影响汽水分离效果的问题后，蒸汽带水情况依然未能改观。通过对锅筒设计参数的复核，发现汽空间容积负荷高于推荐值较多，即锅筒尺寸设计过小，影响了重力分离效果。改造后，再次调试过程中汽水参数未出现异常，锅炉运行平稳，顺利通过满负荷试运并移交投产。参考文献1赵琼,郭赉佳,于春娣,等.基于并行遗传算法的工业园区环状蒸汽热网运行优化J.第十二届长三角能源论坛,2015.2王旭光,钟崴,薛明华,等.大型工业蒸汽供热管网运行状态在线分析系统J.能源工程,2015,(2):73-79作者：卜庆萌，（1988-），男，工程师。 -全文完-