蒸汽吹灰系统的不足和改进方案

蒸汽吹灰系统的不足和改进方案
作者：周力冰
来源：《科技资讯》2012年第34期
摘要：结焦、积灰是燃煤电站锅炉运行中存在的难题，通常大都安装使用蒸汽吹灰器，但蒸汽吹灰系统还是存在很多不足，常会发生一些问题，甚至因此对锅炉设备造成较大的危害。

本文对蒸汽吹灰系统常见问题和故障的概况进行了总结，分别就其产生原因进行了分析，进而从设计、制造、安装等各方面针对性地提出了一些改进方案和建议。

关键词：蒸汽吹灰枪管管道系统卡涩故障
中图分类号：TK2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0102-02
结焦、积灰是燃煤电站锅炉运行中存在的难题，在锅炉设计时均配有一定数量的吹灰器，吹灰器对防止锅炉受热面积灰、结焦，避免尾部烟道、空气预热器二次燃烧，提高传热效率，保证锅炉机组的安全经济运行起到了十分重要的作用。

蒸汽吹灰器以其吹灰介质价廉易得、吹灰用时短、吹灰效果显著等优点得到了广泛的应用，目前火电厂的大型燃煤锅炉大都安装使用蒸汽吹灰器，但蒸汽吹灰系统仍存在很多缺点和不足。

1 蒸汽吹灰系统常见的问题及原因分析
1.1 吹灰枪在进退中卡涩
（1）吹灰枪进退卡涩，主要原因是吹灰枪密封格兰填料过紧，吹灰枪不圆或弯曲变形，导致吹灰枪管被墙箱套管或密封板卡住，电机电流增大热偶保护动作，使得吹灰器无法进退。

（2）传动机械如传动链条、齿轮箱、跑车、托轮、中间托架轴承等因润滑不良和缺油，受高温烘烤油质失效导致的机械部位磨损和设备损坏故障造成的卡涩。

（3）吹灰器枪管通过水冷壁上的预留吹灰孔伸进炉内进行吹灰。

由于安装是在锅炉冷态下进行，吹灰器蒸汽管道的设计没有从整体上考虑到蒸汽管道的膨胀对吹灰器产生的附加外力，在这种力的作用下吹灰器会产生偏斜，造成卡涩、卡死和电机过载等故障。

（4）炉内支架安装不好，导致热态膨胀后吹灰枪管被支架别住，伸缩一段距离就卡死。

1.2 吹灰枪断裂
（1）因开阀机构失灵，导致吹灰枪管进退时无蒸汽对其冷却而被高温烟气干烧断裂。

（2）若枪管的材质、壁厚选择不当，则易造成枪管的刚度、强度不足，在运行中也会发生变形、弯曲或断裂。

（3）焊口的焊接和热处理及焊后枪管的平直度、同心度等方面存在质量问题，则易造成运行中吹灰枪管焊口断裂、吹灰枪管卡涩并最终烧断。

1.3 进汽阀故障
（1）进汽阀密封面不严，造成内漏。

密封面不严有3种原因：一是密封面制造质量不良，出现裂纹或损伤；二是密封面检修质量不良，研磨的粗糙度未达到要求或密封面研磨偏斜，造成内漏；三是蒸汽管道内有焊珠及锈皮等杂物残留，吹灰时杂物冲入汽阀时，被卡在结合面处。

（2）阀杆填料过紧、阀门弹簧损坏、阀瓣脱落、阀杆弯曲等，最终造成阀门的启闭机构不灵活、开关不严，引起进汽阀内漏。

1.4 吹灰系统管道存在的问题
（1）管道疏水不畅。

（2）管道上的阀门关不严，使得汽水腐蚀管道；减压阀质量差，调节性能差，不能满足压力调节的需要。

（3）吹灰管道布置不够合理，管道系统热膨胀过大，使与吹灰器阀门连接的管道没有足够的柔性，使吹灰器承受不合理应力。

（4）所选吹灰用蒸汽过热度太低甚至没有过热度，不仅没有好的吹灰效果，还可能会导致积灰更严重。

2 吹灰系统故障对锅炉设备的危害
2.1 吹灰器吹损受热面
此类事故是吹灰器造成锅炉事故的主要形式，被吹损的受热面大多集中在炉膛水冷壁和炉膛出口处烟道的高温区。

如果吹灰器机械卡涩，进汽阀故障，造成吹灰器在某一区域长时间朝某一个固定的方向上吹扫，该处的水冷壁管被吹灰蒸汽冲刷减薄，直至最终爆破泄漏。

2.2 吹灰枪砸坏受热面管排
吹灰枪断裂，烧断的枪管坠落后有可能砸坏受热面管排，因吹灰器安装部位高，落差大，而吹灰管又较重，当落到水冷壁上时，就会砸坏水冷壁管，造成泄漏引发锅炉泄漏；造成捞、碎渣机卡涩，除渣设备不能正常工作。

2.3 空预器被吹灰管卡住
当安装在回转式空预器转子上部的吹灰器管及其支托架在运行中发生断裂落在转子上时，就会卡住空预器转子。

对于尾部竖井烟道中布置的吹灰器，如果烟道在进入空预器之前没有进行水平转向设计，并在垂直烟道下部安装灰斗，则竖井烟道中的吹灰管因故障发生断裂，而断裂的管段恰巧沿竖井中管排的缝隙落下，就会砸坏烟道的支承件、管排的防磨瓦并落到空预器转子上，卡住转子。

空预器严重堵灰，将引起引风机喘振，损坏设备。

风、烟系统阻力增大，风机电耗增加，锅炉出力下降。

2.4 吹灰器故障造成锅炉受热面结焦、积灰
当吹灰器因故障投入率过低时，造成锅炉受热面结焦，积灰得不到及时清理，有可能会造成水冷壁结大焦，当大焦一旦脱落，可能会造成锅炉灭火，损伤冷灰斗水冷壁，堵住落渣口，造成停炉事故。

其次，影响锅炉传热，有可能造成锅炉局部管壁超温，长时间超温会造成管壁过热爆管。

再次，锅炉水平烟道和尾部烟道积灰不能及时清理，会使烟气阻力增大，使局部管壁磨损加剧，引发受热面漏泄。

3 改进方案和建议
鉴于吹灰器故障会对锅炉造成较大危害，下面针对蒸汽吹灰系统的不足和问题提出一些改善方案和建议。

3.1 枪管设计方面
（1）伸缩式吹灰器的枪管由几段不同厚度的管子焊接而成。

吹灰枪管是直接与高温烟气或火焰相接触的，若材料的耐热性差，则易发生变形、弯曲甚至烧断。

首先根据烟温、介质温度选定适宜材质和厚度的管长，端部喷嘴的大小、数量和布置可以更灵活，避免吹损受热面。

喷嘴太大意味着对受热面的吹刷力就大，如果枪管至受热面的距离较小，喷嘴就不能太大，应该选用较小喷嘴；烟温高时又要求有足够的蒸汽流量，可以增加喷嘴数量，如下图1示意。

简单举个例子，一般吹枪配2个喷嘴，但当用2个φ32 mm喷嘴可能吹损受热面时，可改用4个φ22.5 mm喷嘴。

（如图1）
（2）固定旋转式吹灰器吹灰管固定不移动，吹灰效果不如伸缩式吹灰器，且由于吹灰管一直置于烟气中，耐热管材在700 ℃使用已难以保证安全，所以一般不推荐使用。

但若受安装空间限制，仅能安装固旋吹灰器，那么枪管喷嘴的数量、位置和大小要根据受热管排的布置、母管蒸汽流量做出最佳选择，方案的优劣直接影响到吹灰效果的好坏。

喷嘴数量和大小受蒸汽流量限制，喷嘴的位置主要取决于管排布置，多数情况下所要求的喷嘴数量都不少，为了吹扫
干净都会最大程度的利用蒸汽流量。

标准的设计只会采用一种规格的喷嘴，但事实上越靠近枪管顶部喷嘴所分配到的蒸汽流量越小，导致受热面吹扫不均，局部蒸汽浪费局部却不足。

我们可以采用从枪管根部到顶部喷嘴逐步放大的设计方式来更充分地利用蒸汽，达到更佳的吹灰效果。

（3）回转式空预器所配蒸汽吹灰器一般为步进或步退式，每步步距不变，每步停留时间也相同。

但事实上外圆部分线速度大内圆部分线速度小，越靠近周边的受热面需要吹扫更多。

所以我们应该在外圆吹扫时设定更密的步距或更长的停留吹扫时间，在内圆吹扫时设定较疏的步距或较短的停留吹扫时间。

3.2 制造工艺方面
（1）焊接工艺的优化并严格执行，确保焊后枪管的平直度、同心度，焊后探伤比例可适当高于国家标准。

（2）车间组装时对前部枪管的预抬量合适，使枪管行进时更稳定，同时避免枪管行进过程中与受热面距离太小甚至触碰；组装完毕后须在车间试运，测量枪管晃动量，降低枪管近距离吹扫受热面的可能。

3.3 管道系统方面
（1）为了保证疏水，吹灰管道至少应有4%的斜度，同时还应适当加长吹灰器疏水暖管时间，避免吹灰时蒸汽带水。

疏水不良致使吹灰前管道尚有积水，也会使蒸汽变成饱和甚至未饱和。

（2）调压阀的正确选用是吹灰管道设计中的关键一环，直接影响到整个管道系统的安全性，因为绝大多数管阀附件都是根据调阀后压力温度进行材质选型。

（3）与吹灰器阀门连接部分的管道没有足够的柔性，吹灰提升阀就会承受了不合理的外力。

解决措施是考虑布置或增加膨胀节。

对于较短的炉膛吹灰器，可将其与管道系统连接的钢管改为不锈钢的金属软管，以增加其柔性。

3.4 吹灰蒸汽汽源的合理选用
过热蒸汽应更适合作为吹扫介质，因其离开喷嘴进入大气后的膨胀量大于饱和蒸汽。

若在锅炉高温烟气区域用湿蒸汽或饱和蒸汽作吹扫介质，在蒸汽射流中受高温烟气作用，水滴蒸发，到达污染层表面时，不能产生吹扫作用。

总之要确保吹灰蒸汽有一定的过热度，才能达到较好的吹灰效果。

但温度过高又不能对高温段的吹灰管作很好的冷却，以至于枪管一直处在接近允许温度上限的状态下，易发生弯管。

（1）吹灰阀前压力的合规调试
另外，每个吹灰器需要通过进汽阀的微调达到其合适的吹灰压力，忽略这步工作，就可能吹损受热面。

对于高温区，对吹灰蒸汽的流量有要求，需设定一个报警压力值，用低于此压力的蒸汽开始吹扫，很可能还会使枪管受热变形。

3.5 安装要求方面
（1）安装时吹灰管中心定位要准，尤其对套管长度较长的吹灰器定位要尤其细心，保证不偏心，避免吹灰管被套管卡住。

调整支吊架使预热器吹灰套管与吹灰枪套管同心度偏差小于2 mm。

（2）同一半伸缩式吹灰器枪管的两个炉内支撑架安装时必须保证在同一直线上，安装时应考虑锅炉膨胀量，确保热态时吹灰管呈水平状态。

（3）空预器吹灰器枪管长度一般会留点余量，常因安装人员疏忽而错误连接，发生许多墙箱套管尺寸不到位，导致吹灰行程退不到位和受热面中心部位吹不到，在安装与调试中必须加以重视。

参考文献
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