康科偉

摘 要：鍋爐受熱面爆管對(duì)電廠安全性和經(jīng)濟(jì)性有著重大的影響，水塞是受熱面超溫爆管的一個(gè)重要原因。本文對(duì)水塞現(xiàn)象進(jìn)行了分析研究，同時(shí)對(duì)電廠實(shí)際水塞問(wèn)題進(jìn)行了分析并提出了解決措施。

關(guān)鍵詞：水塞；爆管；鍋爐啟動(dòng)；低負(fù)荷；減溫水

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.035

1 前言

鍋爐受熱面管由于其工作條件比較惡劣，受汽水品質(zhì)、工況、安裝工藝、煙氣溫度等的影響，爆漏事故較多，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行，如何防止鍋爐受熱面爆管已成為提高電廠安全性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)對(duì)爆管現(xiàn)象進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)水塞對(duì)于爆管有著很大的影響。因各種原因造成受熱面管內(nèi)積水，形成水封，阻礙受熱面管內(nèi)蒸汽流通的現(xiàn)象叫做水塞。水塞主要集中在受熱面U型管路內(nèi)，水塞多發(fā)生在鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)的初始階段。管路由于發(fā)生水塞，阻礙管內(nèi)蒸汽流通，煙氣溫度較高時(shí)，受熱面得不到足夠的冷卻，處于干燒狀態(tài)，就會(huì)造成受熱面壁溫超過(guò)其材料極限溫度而發(fā)生爆管。

2 水塞現(xiàn)象的研究

鍋爐點(diǎn)火初期，部分蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器管束后冷凝[2]；鍋爐停爐時(shí)，受熱面管內(nèi)因殘存的蒸汽冷凝形成凝結(jié)水積存在管內(nèi)[3]；當(dāng)鍋爐大修后都進(jìn)行水壓試驗(yàn)，如果發(fā)生爆管，修完后也要進(jìn)行水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)后立式受熱面內(nèi)的水未完全放出[4-6]；鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)初期，負(fù)荷較低時(shí)，減溫水量過(guò)大；減溫器噴水孔故障；減溫水霧化不良等[1，7]。停爐前爐內(nèi)受熱面積灰或結(jié)焦嚴(yán)重，造成該區(qū)域受熱面吸熱下降，蒸發(fā)量下降也會(huì)引起局部水塞。這些都是造成水塞現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，下面就具體分析水塞形成的機(jī)理和特征。

2.1 水塞的形成機(jī)理[1， 8]

水塞現(xiàn)象形成的原理可以用式（1）表示，示意圖見(jiàn)圖2。

受熱面進(jìn)、出口聯(lián)箱內(nèi)的壓差Δp為：

Δp隨著蒸汽流量的增加而增大，直至大于水塞靜壓（pj）時(shí)，水塞才會(huì)被排除，見(jiàn)式（2）、（3）：

鍋爐啟動(dòng)或者低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，此時(shí)蒸汽在管內(nèi)流速很低，受熱面進(jìn)出口聯(lián)箱壓差很小，僅以此壓差無(wú)法排除管內(nèi)積水，因而會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)時(shí)間的水塞。

2.2 水塞的特征

（1）水塞的產(chǎn)生大多出現(xiàn)在鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)、機(jī)組低負(fù)荷階段以及鍋爐水壓試驗(yàn)后的啟動(dòng)過(guò)程中，水塞產(chǎn)生的積水需經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)逐漸蒸發(fā)完，可以通過(guò)受熱面的壁溫進(jìn)行判斷[1，9]；

（2）受熱面出口溫度接近或低于同壓力下的飽和蒸汽溫度；

（3）大部分的壁溫測(cè)點(diǎn)均安裝在爐頂或者大罩內(nèi)，水塞形成后金屬壁溫初期測(cè)量的數(shù)據(jù)不具代表性，水塞被排除的瞬間，蒸汽帶水現(xiàn)象使得受熱面管壁金屬溫度瞬時(shí)下降，又很快上升，幾分鐘后恢復(fù)正常；

（4）未充分汽化的減溫水會(huì)流入較近管束內(nèi)，在此易形成水塞，且爆管的破口形狀、顏色及其金屬組織具有短期大幅度超溫特征。

3 電廠鍋爐水塞案例及解決措施

鍋爐在高負(fù)荷工況下一般不會(huì)產(chǎn)生水塞現(xiàn)象，本文選取超臨界鍋爐水壓試驗(yàn)后工況進(jìn)行案例分析。

鍋爐水壓試驗(yàn)后，由于金屬壁溫不高，立式受熱面內(nèi)水無(wú)法自然烘干蒸發(fā)，且無(wú)底部疏水門，導(dǎo)致該工況下，U型管內(nèi)留有大量積水，屬于典型大面積水塞現(xiàn)象。另因受熱面位置布置關(guān)系，金屬壁溫測(cè)點(diǎn)基本集中于爐頂大罩內(nèi)，水塞部分受熱面升爐初期無(wú)蒸汽流動(dòng)，受熱面溫度監(jiān)視僅靠熱傳導(dǎo)，難以直觀監(jiān)視該受熱面實(shí)際溫度水平。

針對(duì)以上大面積水塞現(xiàn)象，在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，可采取以下措施：

A.可利用回?zé)嵯到y(tǒng)或建立爐水循環(huán)提高鍋爐上水溫度，對(duì)鍋爐進(jìn)行預(yù)暖，減少汽水冷凝。

B.點(diǎn)火初期以最小穩(wěn)燃燃料量緩慢升爐，通過(guò)集中配風(fēng)方式，合理控制兩側(cè)煙氣均勻性且嚴(yán)格控制煙氣溫度，亦可利用油槍穩(wěn)燃，提高點(diǎn)火初期燃料燃盡率。

C.利用待鍋爐一次系統(tǒng)起壓后，關(guān)閉放空氣門，逐漸開(kāi)大高低壓旁路，結(jié)合凝汽器真空對(duì)系統(tǒng)水塞處進(jìn)行抽吸。

D.汽水系統(tǒng)起壓后適度增加燃料量，待鍋爐汽壓抵消水塞處差壓時(shí)（如圖2所示），即可逐漸消除水塞現(xiàn)象。

E.增加汽水系統(tǒng)擾動(dòng)，利用快開(kāi)快關(guān)高低壓旁路進(jìn)行沖管。

F.升爐初期嚴(yán)格控制減溫水，禁止減溫水的使用，并要求關(guān)嚴(yán)減溫水系統(tǒng)相關(guān)閥門。

G.停爐后利用鍋爐余壓余熱通過(guò)及時(shí)開(kāi)啟疏放爐水，對(duì)鍋爐進(jìn)行烘干（水壓試驗(yàn)后不適用）。

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