|
我公司5000t/d生產線配套9MW余熱發電站。該余熱系統于2008年1月并網投產，運行狀況相對穩定。2012年以來，窯頭AQC鍋爐時常有不良狀況發生，大多為蒸發器或省煤器因管壁磨損變薄引發爆管漏水，對整個余熱發電系統的正常運行和發電效率帶來不利影響。尤其是2015年初，因AQC鍋爐下層中控側省煤器的爆管漏水故障，引起鍋爐兩側省煤器廢氣溫度嚴重失衡現象。 1 問題的發生及分析 該余熱系統為單壓凝汽式汽輪機發電配置，鍋爐設備采購自杭州鍋爐廠，其結構見圖1，其中AQC鍋爐省煤器采用強制循環方案。 圖1 AQC鍋爐結構示意 AQC鍋爐型號為QC274/420-32-1.25/360，該鍋爐整體采用管箱式結構，主要由一層過熱器、兩層蒸發器和兩層省煤器組成，每層由兩個管箱左右對稱構成，在中部隔離，分為中控側和窯頭側。篦冷機廢氣抽自Ⅱ段尾部，自上而下分兩列通過鍋爐內部。AQC鍋爐的省煤器上水來自汽機房給水泵的同一管道，在AQC鍋爐底部按左右管箱分別自下層省煤器進入，自上層省煤器出水匯總后分成兩部分，一部分入AQC汽包供應窯頭鍋爐本身使用，另一部分通過管道遠距離輸入SP鍋爐的省煤器，供應SP鍋爐使用。 隨著鍋爐運行年限的增加，AQC鍋爐的蒸發器或省煤器偶有磨損性爆管發生。2015年1月9日，余熱電站巡檢人員發現AQC鍋爐灰斗中部開始積灰，判斷為最底層省煤器中控側管箱發生漏水現象，關停爐清理積灰處理。 鑒于2014年內該省煤器管道屢次發生漏水，但經簡單處置后仍能正常投入運行，以及工廠水泥產品供不應求，幾乎沒有熟料庫存的客觀現狀，經對漏水點位置的大致甄別，判斷漏水位置處于下層省煤器的底部，繼續投運將不大可能造成管箱的嚴重堵塞，加上行業自律性限產停窯時間可期，公司決定不對AQC鍋爐進行解列停機處置。 但是，隨著漏水量的增加，AQC鍋爐的運行狀態發生了一個明顯變化：通過上層省煤器后的兩側煙氣溫度嚴重不平衡（俗稱“偏癱”），壓力差異顯示也比正常值偏大，中控顯示部分參數見圖2。另外，經過AQC省煤器的出水溫度降為約130℃，而正常值約為170℃，下降了近40℃左右。 圖2 AQC鍋爐底層省煤器漏水后運行參數 經過對AQC省煤器廢氣溫度不平衡現象進行簡單分析，斷定為窯頭側的廢氣溫度較高（事實上應為中控側），推測為由于中控側的省煤器管道漏水，導致窯頭側上水量較少，引起管道內部汽化而導致水流在該側管道內阻力增加，管箱水流整體減緩，管道吸熱大幅降低所致。當時，公司沒有對各熱電偶所對應的管箱位置進行現場復核確認。 2 解決問題的初步嘗試 基于上述分析，公司認為，只要停機后對AQC鍋爐中控側漏水的省煤器管道進行維護，省煤器“偏癱”的難題就能相應解決。 2015年2月5日，公司熟料生產線按預期順利停機，進入春節檢修周期。通過進入AQC鍋爐內部檢查發現，鍋爐灰斗積灰相當嚴重，達數十噸之多。清灰后發現，底層省煤器漏水位置與最初判斷基本一致，但漏水點位比先前預估的多了好幾處。考慮到該管箱已經多次發生爆管漏水現象，各管道已磨損性整體變薄，加上本次漏水管道位置處于管箱的最底層，焊接修復工藝處置較難，需移除近3/4管道后才可進行。經研究，公司決定對該管箱所有管道進行現場更換，委托專業外協隊伍落實。 2015年3月21日，經過大修的窯系統按時投運，AQC鍋爐也如期并網發電。修復后運行的AQC鍋爐部分參數見圖3。從圖3中可見，經過上層省煤器的廢氣溫度依舊嚴重不平衡，兩側溫差仍有80℃。但是，與之前漏水情況不同的是，溫度高的變成了另外一側（實際的窯頭側）。而兩側廢氣通過過熱器和二層蒸發器后入省煤器前的溫度幾乎一致。廢氣經過該側上層省煤器的溫度幾乎無變化，這意味著廢氣熱量未被管箱有效吸收。 圖3 AQC鍋爐底層中控側省煤器更換后運行參數 3 問題的正確解決途徑 經過查詢大量技術資料與咨詢同行，開展現場確認，公司逐漸對AQC省煤器廢氣溫度失衡的原因有了一個正確的認識。 首先，公司對鍋爐操作畫面上各溫度、壓力表與現場顯示點進行了嚴格確認，分清了中控側與窯頭側各自溫度、壓力的現場位置。這一舉措糾正了公司對原先AQC漏水后高溫側的判斷所出現的方向性錯誤：第一次廢氣溫度失衡時原本以為高溫側省煤器位于窯頭側，實際應為中控側；經過檢修再次投運以后，高溫側才變為窯頭側。于是，原先依據錯誤的高溫側方位所得出的廢氣失衡原因推斷就失去了現實證據支撐。 其次，公司想辦法對經過兩層省煤器的廢氣溫度開展檢測，并對各層省煤器相應的檢修門等各處溫度也進行認真檢測，具體情況見表1。 表1 溫度檢測數據 ℃ 從表1和圖3可以看出，廢氣經過窯頭側二層省煤器的溫度變化不大，說明該列省煤器吸熱作用喪失，沒有起到“省煤”效果，爐門、測溫測壓管等地方的溫度高于正常值，也遠遠高于中控側相應位置的溫度，這從側面印證了前述觀點。因此，由于主要靠中控側省煤器吸收廢氣熱量，省煤器出水溫度降至130℃也就可以解釋了。而且，由于中控側下層省煤器為全新鰭片管，無積灰積料，通風阻力相對較小；新管道內水流阻力較小，過水流量相對較大，水流速度也較大，吸熱超過了正常值，經過該側管箱的廢氣溫度約107℃，遠低于正常值。同時，這也解釋了出AQC鍋爐后入電除塵器的廢氣溫度約為116℃，而非80℃或130℃的原因。 總之，因為更換中控側一個集箱的省煤器管道，造成了該省煤器管箱內水流阻力相比窯頭舊的省煤器阻力低得多，通風阻力也相應降低。中控側與窯頭側兩列省煤器上水由同一給水泵供水，為并聯組成，出水則匯總于一根管道后共同進入汽包，由于水流往阻力低的管道，這就導致了絕大多數上水流經更換后的中控側省煤器管箱，窯頭側省煤器內水流則處于相對靜止狀態，與廢氣溫度平衡后不再或較少吸熱。 基于上述分析，解決問題的思路集中于如何重新構造兩列省煤器管箱內部阻力相對平衡的格局，恢復兩列管箱均可正常工作的狀態。公司決定給兩列省煤器的上水管道各自加設一個截止閥，通過調整閥門的不同開度來改變通過兩列管箱內水流管路的阻力大小，以使兩列管箱阻力達到相對平衡的目的。上述工作于2015年5月份節能減排停窯期間完成。 4 結論 1）經過對兩列省煤器上水管道加裝DN100閥門，并對閥門開度做相應調整后，AQC省煤器恢復了平衡。省煤器出水溫度達到了170℃左右的正常值，整個余熱發電站發電量相應增加，有關省煤器“偏癱”難題自此得以圓滿解決。 2）當AQC省煤器因漏水而導致的通過兩列管箱廢氣溫度出現嚴重失衡狀況時，第一步行動方案應著眼于核準溫度、壓力等表計與操作畫面顯示點位置的對應性，防止出現方向性錯誤，誤導問題的正確解決。 3）這類兩列結構設計的AQC鍋爐，因使用年限較長需更換某一級的其中一側集箱時，最好考慮同時更換該級另一側集箱，以防止氣流、汽流、水流阻力兩側不均現象的產生，杜絕類似故障，確保鍋爐系統的正常運行。 4）公司第一次發生的AQC省煤器因漏水造成兩列廢氣溫度不一致原因的合理解釋為：主要因中控側最底層省煤器管箱漏水嚴重，導致該側上水困難，相應管箱內實際水流大大減緩；且多處漏水導致管箱大面積積料，堵塞了相當的通風面積，導致廢氣通過風速一定程度的減緩。兩者的共同作用，相應地增加了正常工作的窯頭側管箱上水量與風量及吸熱，造成了兩列廢氣溫度失衡與省煤器出水溫度下降的表觀現象。 作者：章文明 |
|
|
