發(fā)電機(jī)漏氫大查找分析

1、#8發(fā)電機(jī)漏氫大查找分析摘要：本文主要針對(duì)我廠三期#6鍋爐汽包長(zhǎng)期低水位運(yùn)行現(xiàn)象，結(jié)合2020t/h鍋爐汽包內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，針對(duì)水位計(jì)運(yùn)行中存在的水位偏差以及汽側(cè)云母片結(jié)垢等問(wèn)題，系統(tǒng)的分析了造成低水位運(yùn)行的原因和低水位運(yùn)行帶來(lái)的危害，提出了預(yù)防的建議。關(guān)鍵詞：汽包 低水位 原因分析1概述鄒縣發(fā)電廠總裝機(jī)容量2540MW。期工程2×600MW機(jī)組，#5爐1997年1月17日投產(chǎn)，#6爐1997年11月5日投產(chǎn)。該鍋爐是美國(guó)Foster Wheeler公司生產(chǎn)的亞臨界中間再熱自然循環(huán)單汽包2020t/h燃煤鍋爐。汽包總長(zhǎng)28273mm，其中直段長(zhǎng)25244mm，內(nèi)徑1828.8mm，壁后2

2、04mm，封頭厚168mm，材質(zhì)為SA-516GR70碳鋼。汽包內(nèi)部?jī)蓚?cè)沿軸向錯(cuò)列布置224只螺旋臂式蒸汽分離器給水(見圖1)，汽包頂部布置123只百葉窗式干燥器，在汽包水空間還布置連續(xù)排污管、加藥管、給水分配管以及各水位計(jì)的水連通管。在汽包下半部沿直段長(zhǎng)度布置的環(huán)形板形成汽包底部的環(huán)形空間，就是我們所說(shuō)的汽包夾層。鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)包括270的給水通過(guò)逆止閥和電動(dòng)截止閥進(jìn)入省煤器入口聯(lián)箱，經(jīng)過(guò)省煤器加熱到310左右，從省煤器兩側(cè)出來(lái)， 由兩根外徑432mm的管進(jìn)入汽包，經(jīng)過(guò)分水聯(lián)箱分成4路，進(jìn)入4條44（108mm）的給水連通管（見圖2）。外側(cè)兩路（占給水量50%的）給水連通管進(jìn)入汽包前后夾層內(nèi)

3、，直通另一端與夾層頭部的分水聯(lián)箱連通管相接，內(nèi)側(cè)兩路直接從汽包底部（下降管兩側(cè)）經(jīng)過(guò)的水空間通到另一端的分水聯(lián)箱（見圖2）。從給水連通管兩端向內(nèi)880mm處垂直向上開孔，每隔400mm開一個(gè)10mm的出水孔。給水經(jīng)過(guò)汽包下部14根外徑為406mm的下降管，再經(jīng)155根141mm的分散給水導(dǎo)管，進(jìn)入814根水冷壁管加熱。366的飽和汽、水混合物經(jīng)201根外徑為168mm的汽水導(dǎo)管，分別從汽包的前后進(jìn)入汽包夾層空間，然后飽和蒸汽經(jīng)分離器、干燥器、干燥箱干燥后，通過(guò)汽包頂部的蒸汽導(dǎo)管進(jìn)入過(guò)熱器系統(tǒng)（見圖1）。夾層內(nèi)的水經(jīng)過(guò)分離器分離后重新回到水空間。2運(yùn)行中存在問(wèn)題2.1鍋爐汽包水位經(jīng)常在偏低狀態(tài)下

4、運(yùn)行鍋爐汽包的正常運(yùn)行水位應(yīng)在汽包中心線以下95mm。通過(guò)表1可以看出，#6鍋爐負(fù)荷在80%左右時(shí)，變送器水位計(jì)顯示水位0mm，但此時(shí)就地水位計(jì)顯示水位在-150mm。而當(dāng)鍋爐滿負(fù)荷時(shí)，汽包就地牛眼水位計(jì)的水位在-225mm處，變送器水位計(jì)卻顯示水位在0mm處。而牛眼玻璃的可見孔徑為25mm，由此可見水位一般在-212.5mm （-8.37）-237.5（-9.35）之間波動(dòng)。由此可見已經(jīng)在接近低三值（-11）跳閘的水位線運(yùn)行，也就是說(shuō)，當(dāng)鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，不但就地牛眼水位計(jì)顯示低水位運(yùn)行，從電接點(diǎn)水位計(jì)也反映出鍋爐是在低水位運(yùn)行（見表1）。附表12004年#6鍋爐不同負(fù)荷下汽包各水位計(jì)顯示水

5、位序號(hào)時(shí)間負(fù)荷MW甲側(cè)水位計(jì)水位mm乙側(cè)水位計(jì)水位mm備注顯示變送器顯示變送器（D備用）牛眼電極AB牛眼電極C自動(dòng)選點(diǎn)1.  1.11. 20:50450-150-75-280-150-75330B點(diǎn)日志2.  3.4. 19:00600-225-150-130-225-100120B點(diǎn)日志3.  4.18. 22:45450-150-75-3030-150-7500C日志4.  4.22. 8:45580-150-150-1540-225-15024筆者采集實(shí)際5.  4.28. 8:15425-130-75-1617-160-5050筆者采

6、集實(shí)際6.  5.5. 21:00600-225-100-440-225-10060B點(diǎn)日志7.  5.9. 21:00450-150-75-300-150-75230B點(diǎn)日志8.  5.14. 8:20600-150-1501072-150-10000C點(diǎn)日志9.  6.2.  9:40600-200-100-2034-100-150-7筆者采集實(shí)際10.        11.6. 21:45450-150-75-240-150-75180B點(diǎn)日志* 表1備注欄中的“日志”

7、為當(dāng)時(shí)機(jī)組長(zhǎng)日志記錄；“實(shí)際”為當(dāng)時(shí)筆者現(xiàn)場(chǎng)采集。2.2汽包兩端水位偏差大通過(guò)表1還可以看出，#6鍋爐正常運(yùn)行中，汽包水位不僅偏低，而且A、B兩側(cè)各水位計(jì)所顯示水位偏差較大，變送器水位計(jì)與牛眼水位計(jì)相差最為明顯。特別是在不同負(fù)荷情況下水位變化頻繁、波動(dòng)幅度大。嚴(yán)重時(shí)汽包A、B兩側(cè)水位偏差達(dá)50mm以上。鍋爐負(fù)荷越高，甲、乙側(cè)水位就偏差越大，各水位計(jì)之間差別也更明顯。就是處在汽包一端的三種（牛眼、電極、變送器）水位計(jì)，顯示的水位也存在較大的偏差。2.3鍋爐汽包就地牛眼水位計(jì)云母片污染（結(jié)垢）嚴(yán)重#6鍋爐汽包就地牛眼水位計(jì)運(yùn)行半個(gè)月的時(shí)間，其云母片上臟污（結(jié)垢）程度明顯超過(guò)一、二期鍋爐半年的污染速

8、度。例如：2004年1月30日，#6爐A側(cè)牛眼水位計(jì)因?yàn)樵颇钙K污看不清水位，更換全部牛眼玻璃密封組件，到4月5日因云母片結(jié)垢看不清水位，更換全部牛眼玻璃密封組件，結(jié)果到4月19日筆者檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，該牛眼的上部（汽側(cè)）云母片已經(jīng)全部污染，云母片上結(jié)滿水垢，看不清楚水位，除下部?jī)蓚€(gè)牛眼（-150 mm、-225mm）因經(jīng)常處在爐水的空間，還比較清晰。由于汽包就地牛眼水位計(jì)（特別是A側(cè)）云母片結(jié)垢臟污，容易造成密封組件泄漏，近4年泄漏率逐年升高密封件更換連年翻番，僅2004年更換68套密封組件，造成維護(hù)費(fèi)用升高。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)#6爐牛眼水位計(jì)云母片污染規(guī)律是A側(cè)更重于B側(cè)，蒸汽側(cè)更嚴(yán)重于水側(cè)。實(shí)際上#

9、5爐運(yùn)行中也存在上述問(wèn)題，只是沒有#6爐那樣嚴(yán)重。3造成汽包低水位運(yùn)行的原因3.1汽包水位計(jì)結(jié)構(gòu)方面因水位計(jì)中的水在表體中冷卻后低于汽包內(nèi)爐水的溫度，重度較大，而汽包內(nèi)的水不僅溫度高，而且水中帶有很多汽泡，重度較小，所以汽包中實(shí)際水位比水位計(jì)指示的水位略高一些。為了減少測(cè)量誤差，故在牛眼水位加裝一套等溫系統(tǒng)，即溫度補(bǔ)償系統(tǒng)（見圖2）。除了水位計(jì)汽、水進(jìn)出管間有一條連通管之外，在水位計(jì)下部還有一條管路接到下降管上（就是我們說(shuō)的溫度補(bǔ)償管），保證水位計(jì)內(nèi)的爐水流進(jìn)流出，其熱量直接輸往水位計(jì)，使水位計(jì)表體的溫度近似于汽包內(nèi)的水溫，從而減少由于溫差而引起的水位測(cè)量誤差。我廠#5、#6鍋爐不但就地牛眼水

10、位計(jì)加裝溫度補(bǔ)償管，而且A、B側(cè)差壓水位計(jì)也加裝有溫度補(bǔ)償管（見圖2、3），由于電（極）接點(diǎn)水位計(jì)與差壓水位計(jì)附表2 2004年12月實(shí)際觀測(cè)#5、6爐就地水位計(jì)運(yùn)行工況類別 爐號(hào)牛眼水位計(jì)表體上、下部溫度牛眼水位計(jì)下部放水門后溫度牛眼水位計(jì)溫度補(bǔ)償管溫度差壓（電極）水位計(jì)溫度補(bǔ)償管溫度甲乙甲乙甲乙甲乙#5爐313/264305/24268112割除24641割除#6爐279/256283/2603722211911624使用同一汽、水連通管，也就起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔茫ㄗ兯推魉挥?jì)采用電熱式溫度補(bǔ)償）。正常運(yùn)行中，如溫度補(bǔ)償管道不暢通可導(dǎo)致甲、乙兩側(cè)水位偏差高達(dá)50mm。鍋爐各水位計(jì)確

11、實(shí)存在溫度補(bǔ)償管路不暢通現(xiàn)象（見表2）。水位計(jì)溫度補(bǔ)償管不暢通，會(huì)降低牛眼（包括各類）水位計(jì)溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?，還將會(huì)增大汽包甲、乙側(cè)水位計(jì)運(yùn)行中的水位差。由于各水位計(jì)之間存在偏差，所以就人為的從A、B、C三個(gè)變送器水位計(jì)中選擇一個(gè)理想的參數(shù)，接近0位的信號(hào)作為基準(zhǔn)（見附表1），傳送至給水自動(dòng)調(diào)節(jié)器，作為給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的依據(jù)。汽包兩端存在較大水位差，分析原因是兩端變送器水位計(jì)與就地牛眼水位計(jì)自身結(jié)構(gòu)和溫度補(bǔ)償?shù)脑?，也就出現(xiàn)了各水位計(jì)之間較大的偏差。 3.2汽包內(nèi)部裝置方面正常運(yùn)行中汽包水位應(yīng)處在旋風(fēng)子筒體中部，嚴(yán)格要求旋風(fēng)子筒體下緣應(yīng)沉入汽包正常水位下(180200)mm。汽水混合物經(jīng)過(guò)旋風(fēng)子下部

12、軸向進(jìn)入旋風(fēng)子后，蒸汽向上經(jīng)過(guò)人字形分離器進(jìn)入蒸汽空間，水從筒體內(nèi)側(cè)流入水空間。為了能使旋風(fēng)子中的水平穩(wěn)流出，在旋風(fēng)子下部底版上裝有擴(kuò)流器（見圖3）?，F(xiàn)在高負(fù)荷時(shí)汽包水位在-225mm狀態(tài)下運(yùn)行，由于水位降低，使得旋風(fēng)子底部排水口接近或暴露在蒸汽空間。從省煤器出口來(lái)的310左右的給水與水冷壁上升管來(lái)366的汽水混合物進(jìn)入夾層，使得夾層內(nèi)（比夾層外）的壓強(qiáng)增大，汽水混合物的擾動(dòng)（比夾層外）更強(qiáng)烈，從旋風(fēng)子下部噴出的水就會(huì)沖擊液面，而汽包前后夾層的兩端和內(nèi)外壓差不一樣， 汽包兩端旋風(fēng)子露出的的高低不同，氣流沖擊水面的強(qiáng)度不一樣。在鍋爐低負(fù)荷也就是水位差比較小時(shí)，水位處在旋風(fēng)子中間，所以水位偏差小。

13、而當(dāng)鍋爐高負(fù)荷狀態(tài)，加上各水位計(jì)的連通管存在問(wèn)題不能及時(shí)平衡，造成低水位運(yùn)行，使得旋風(fēng)子下部接近或露出水面，汽流擾動(dòng)液面，從而造成汽包內(nèi)水位波動(dòng)過(guò)大或甲乙兩端水位高低不同，于是也就出現(xiàn)汽包甲乙側(cè)水位差。3.3給水信號(hào)自動(dòng)選擇方面鍋爐的汽包水位MFT保護(hù)設(shè)計(jì)為汽包水位信號(hào)低一值-4報(bào)警，低二值-6跳閘，低三值-11跳閘，高一值-4報(bào)警，高二值-6報(bào)警，高三值-10跳閘，鍋爐投產(chǎn)初期，將低二值-6跳閘改為只報(bào)警。汽包水位MFT保護(hù)采用3選2邏輯，即當(dāng)兩個(gè)水位信號(hào)低三值或高三值時(shí)跳閘保護(hù)動(dòng)作，也就是A、B、C三個(gè)水位變送器信號(hào)有兩個(gè)低三值或高三值同時(shí)發(fā)出，跳閘保護(hù)方會(huì)動(dòng)作。正常運(yùn)行中由于各變送器水位

14、計(jì)之間存在偏差，DCS系統(tǒng)將通過(guò)“三取二”算法進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果傳送給水自動(dòng)調(diào)節(jié)器，作為給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的依據(jù)。而處在汽包A 端的 A、B兩只水位變送器（見附圖4），從同一條汽、水連通管接出（C、D從B端接出），而變送器、電接點(diǎn)、差壓水位計(jì)的水連通管在汽包內(nèi)使用同一根平衡管 （見附圖4）。由于連通管細(xì)長(zhǎng)上方開孔小，容易堵塞會(huì)產(chǎn)生一定的阻力，造成各水位計(jì)指示出現(xiàn)偏差（一般國(guó)內(nèi)鍋爐汽包內(nèi)無(wú)該平衡管）。所以當(dāng)電接點(diǎn)水位計(jì)檢修后投入運(yùn)行時(shí)，就會(huì)引起差壓、變送器水位計(jì)的水位波動(dòng)。也就是說(shuō)處在該平衡管上的三種水位計(jì)，任一水位計(jì)的投、停或運(yùn)行工況的變化，都會(huì)影響到其它的水位計(jì)。通過(guò)以上可以看出，雖然汽包水位

15、在人為的理想水位下運(yùn)行，但不論是從電（極）接點(diǎn)水位計(jì)還是牛眼水位計(jì)反映出的水位，都是在低水位狀態(tài)下運(yùn)行。4低水位運(yùn)行帶來(lái)的危害4.1根據(jù)汽包內(nèi)結(jié)構(gòu)情況來(lái)看，連續(xù)排污的連通管應(yīng)處于汽包正常水位下50mm運(yùn)行（見圖2），連通管道直徑3（76mm），長(zhǎng)度與汽包直段長(zhǎng)25244mm相等，在其管段上每隔250mm開一個(gè)6mm的進(jìn)水孔。連排連通管中段（占管道全長(zhǎng)1/2）的進(jìn)水孔開在正上方位置，連通管道兩端（占管道全長(zhǎng)1/2）的進(jìn)水孔開在側(cè)面的位置。而連排引出管道由一條等徑管道從連排連通管道中部，向上100mm（國(guó)內(nèi)鍋爐的引出管均從連通管的下方引出）從汽包B側(cè)的兩個(gè)方向引出，沿汽包軸向引出的為大流量放水，沿

16、汽包徑向從前面引出的一條至連排擴(kuò)容器（見圖2）。我們知道向汽包內(nèi)加入磷酸三鈉的作用，主要是處理爐水中的鈣鎂離子，使其形成水渣，因水渣體積輕，容易漂浮在水面，極容易被汽包內(nèi)連續(xù)排污時(shí)將其排除爐外，防止鍋爐受熱面結(jié)垢。如果爐水的導(dǎo)電率升高，超過(guò)規(guī)定值，說(shuō)明爐水中的雜質(zhì)（硅、含鹽量）升高，因此就必需進(jìn)行連續(xù)排污，一般連續(xù)排污的流量控制在0.3%1%左右，最大不超過(guò)32 t/h。現(xiàn)在汽包水位處于偏低狀態(tài)下運(yùn)行，使連排連通管完全暴露在蒸汽空間（見圖1B），所以排出的就不是爐水與懸浮物而是蒸汽。4.2加藥連通管與連排系統(tǒng)的布置方式相同，由于汽包水位低于加藥管就使加藥連通管高于水面（見圖1C），加進(jìn)去的藥液

17、直接排在蒸汽空間不能與爐水很好的混合，反而使蒸汽空間的藥量濃度增大，如果藥液被蒸汽攜帶、蒸發(fā)，會(huì)造成蒸汽側(cè)污染加重。加藥泵一般每天運(yùn)行4小時(shí)左右向汽包內(nèi)加入磷酸三鈉，根據(jù)牛眼水位計(jì)的結(jié)垢情況，可以推測(cè)出由于磷酸三鈉排入蒸汽空間，將會(huì)增加蒸汽中的鹽類物質(zhì)鈉鹽的含量升高。由蒸汽帶入汽輪機(jī)的鈉化物 ，一般為Na2SO4、Na2SiO3、NaCl、NaOH等，由于這類雜質(zhì)在過(guò)熱蒸汽中的溶解度不大，而且隨著蒸汽壓力的下降，溶解度也會(huì)很快下降，假如進(jìn)入汽包的磷酸鹽被蒸汽攜帶后凝結(jié)附著在鍋爐的集汽聯(lián)箱或過(guò)熱器管壁的焊口及焊口內(nèi)部細(xì)小的裂紋處，在鍋爐低負(fù)荷或減溫水用量過(guò)大時(shí)與水蒸汽凝結(jié)后局部濃縮，形成苛性堿（

18、即NaOH），就會(huì)使受腐蝕的金屬發(fā)生苛性脆化，最后導(dǎo)致鍋爐爆管。當(dāng)蒸汽壓力稍有降低時(shí)，它們?cè)谡羝械暮烤透哂谠谠搲毫ο碌娜芙舛龋虼?，很容易從蒸汽中析出而沉積附著在汽輪機(jī)的隔板與軸徑處，形成一層白色的結(jié)晶，會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生一定腐蝕。在汽輪機(jī)內(nèi)，不僅影響汽輪機(jī)的出力，而且還危及安全運(yùn)行。4.3牛眼水位計(jì)表體云母片上形成二次水垢（又稱派生水垢）。二次水垢則是由于爐水中的雜質(zhì)首先生成粘附性強(qiáng)的水渣，這些水渣易粘附在熱負(fù)荷高的受熱面上或水循環(huán)緩慢的地方沉積下來(lái)，受高溫作用，再次形成水垢，稱為二次水垢。長(zhǎng)期低水位運(yùn)行又加劇了二次水垢的形成。水位計(jì)結(jié)垢不但影響觀察水位還會(huì)引起泄漏，即降低了安全性能。汽包內(nèi)加藥管道從汽包A側(cè)封頭中心線上部進(jìn)入汽包（見圖2），在管道中間管段采用法蘭連接（見圖2），法蘭后管道向下進(jìn)入水空間。由于水空間受給水溫度低影響，使加藥管因溫差大，膨脹與汽包筒體不一致，所以造成該法蘭泄漏。由于汽包內(nèi)加藥管道連接法蘭泄漏，將藥液直接排在蒸汽空間。因該泄漏點(diǎn)在