锅炉对流过热器水塞的形成与消除

电力18讯：    摘要：在锅炉点火启动前，过热器管束下部U形管内，因各种原因存有积水。这些水在锅炉点火启动初期，在过热器U形管内形成水塞，造成过热器管束内介质停滞，使过热器管瞬间超温，导致过热器爆管。对水塞形成的原因及其特征进行了分析，并提出了消除水塞的“吸”、“截”、“冲”、“烧”、“烘” 5字措施。
  
     大型锅炉立式对流过热器，因管壁温度超过其金属材料的允许耐热值，而导致爆管事故屡屡发生。其主要原因之一是，在锅炉启动过程中，当负荷较低时，立式对流过热器个别蛇形管束下部，因各种原因在U形管内存有积水，而形成水封，通称水塞(如图1所示)。由此造成蛇形管束内蒸汽停滞，使金属瞬间超温而导致爆管。特别是国产670 t/h锅炉，在锅炉点火启动的初始阶段，负荷较低时，对流过热器就曾发生过爆管事故。如：陡河发电厂 HG-670/140-9 型锅炉曾多次发生高温对流过热器爆管事故，其中3次发生在锅炉点火启动的初始阶段。又如：湖北荆门热电厂HG-670/140-8型锅炉，5年内发生了10次过热器爆管事故(高温对流过热器8次，后屏过热器2次)，同样都发生在锅炉点火启动初始阶段，当时的最高负荷为150～160 MW。
                              

     陡河发电厂曾多次组织有关技术人员对HG-670/140-9型锅炉的高温对流过热器爆管事故进行分析。爆管的破口形状、颜色和金属组织均显示短期严重超温特征。从运行操作、仪表记录分析看出曾有水塞现象发生。以下就立式对流过热器出现水塞的原因、特征进行分析，提出消除水塞的几点措施。

1 水塞形成的原因及其特征

    锅炉点火启动前，对流过热器立式蛇形管束下部U形管内积水原因如下：

    (1) 因立式对流过热器的疏水管装在上部联箱上(见图1)，锅炉水压试验后，过热器管束内积存水放不出去。

    (2) 锅炉停运冷却过程中，部分蒸汽凝结水积于过热器U形管下部。

    (3) 锅炉点火启动前，从锅炉水冷壁下联箱引入外来蒸汽进行加热，当锅炉汽包内产生蒸汽时，在对流过热器管束内产生凝结水积于该管束下部U形管内。

    (4) 减温器系统疏水门开度过小或关闭过早；锅炉点火启动初期，负荷较低时，减温水量过大；减温器喷水孔故障；减温水雾化不良等，均会造成对流过热器下部U形管束内积水。
                              

    对流过热器内的积水，在锅炉点火后经过相当长的时间才会逐渐蒸发掉。因此水塞多发生在锅炉点火启动的初始阶段。锅炉点火后因投入的喷燃器较少，炉膛热负荷分布不均 ，有的过热器管束内积水先蒸发掉，蒸汽便由该管通过，此时该管水塞消除。但因锅炉负荷较低(蒸汽在过热器管内流速低)，对流过热器进出口联箱压差很小，靠此压差尚不能排除个别蛇形管束U形管内积水，由此导致较长时间存在水塞现象。水塞形成原理(见图2)用式(1)表示：

                               p1－p2＝ρgΣh            (1)

式中p1――过热器进口联箱内蒸汽压力，Pa；

    p2――过热器出口联箱内蒸汽压力，Pa；

    ρ――管内积水密度，kg/m3；

    g――重力加速度，9.8 m/s2；

      Σh――管内各段水塞高度总和，m。

    当锅炉负荷逐渐增大时，过热器进、出口联箱内的压差Δp为：
                            
                    

  水塞消除的瞬间，管内积水被蒸汽冲出，过热器管壁金属温度瞬时陡降，又很快回升 ，温度表指示变化为瞬时(几秒钟就过去了)，运行值班人员很难发现 ，有时<