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超超臨界機(jī)組直流鍋爐水冷壁節(jié)流孔圈結(jié)垢的化學(xué)清洗(一)
王留存 李愛兵 盛寶新 田民格
欣格瑞（山東）環(huán)境科技有限公司 山東嘉祥經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū) 272415）
摘要: 為了滿足超超臨界鍋爐的汽水特性、工質(zhì)流速特點(diǎn)，越來越多的鍋爐廠商制造的超超臨界鍋爐在與水冷壁、過熱器、再熱器集箱相連接的管屏上配備了直徑Φ7-Φ27.4不等的節(jié)流孔圈，以達(dá)到平衡工質(zhì)溫度、熱偏差、脈動，控制各回路流量，保證合理的質(zhì)量流速和出口溫度的均勻性。但由于節(jié)流孔圈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其小孔附近很容易聚集污垢，影響給水流量，降低了水冷壁冷卻效果，從而引起管壁超溫，導(dǎo)則爆管事故的發(fā)生，本文以湖北西塞山發(fā)電有限公司#3、#4鍋爐節(jié)流孔圈的化學(xué)清洗工程為例，介紹了節(jié)流孔圈結(jié)垢原因、結(jié)垢危害、垢質(zhì)分析、化學(xué)清洗方法及優(yōu)點(diǎn)，為解決超超臨界鍋爐節(jié)流孔圈結(jié)垢問題提供參考。
關(guān)鍵詞：節(jié)流孔圈；爆管；結(jié)垢原因；垢質(zhì)分析；化學(xué)清洗
中圖分類號： TK227.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
一 概述
湖北西塞山發(fā)電有限公司2×660MW鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，采用Ⅱ型布置、單爐膛、改進(jìn)型低NOX分級送風(fēng)燃燒系統(tǒng)、墻式切圓燃燒方式，爐膛采用內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁、帶再循環(huán)泵的啟動系統(tǒng)、一次中間再熱。鍋爐采用平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊機(jī)構(gòu)。鍋爐型號：HG—2098/26.15—YM3。
西塞山發(fā)電有限公司#3機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行已有4年時間，#3機(jī)組投產(chǎn)后一年水冷壁超溫頻繁，2012年6月#3機(jī)組大修水冷壁酸洗后情況較好，半年后又開始超溫，2013年至今水冷壁超溫頻繁，目前需檢修人員經(jīng)常用氣槍敲打才能勉強(qiáng)維持水冷壁正常運(yùn)行；#4鍋爐雖然投產(chǎn)運(yùn)行不久，但機(jī)組試運(yùn)行期間及投產(chǎn)運(yùn)行后水冷壁管同樣存在超溫現(xiàn)象，且給水品質(zhì)一直差強(qiáng)人意。
二 原因分析
#3機(jī)組小修時，割取一段水冷壁管，沿節(jié)流孔板焊縫兩側(cè)鋸開，發(fā)現(xiàn)節(jié)流孔孔壁上生長有黑色垢樣，進(jìn)水側(cè)較多，出水側(cè)較少，最大處厚度約為3mm，使節(jié)流孔實(shí)際流通面積大大減少。外管檢查，該垢樣呈凸起狀，結(jié)合致密，不像節(jié)流孔板的腐蝕產(chǎn)物，應(yīng)為爐水中氧化鐵的結(jié)晶產(chǎn)物，欣格瑞（山東）環(huán)境科技有限公司化驗(yàn)室通過垢樣分析化驗(yàn)，也證實(shí)污垢成分主要為Fe2O3和Fe3O4，同時含有少量的si和Ca。分析原因認(rèn)為：①鍋爐爐水中鐵的氧化物主要以膠態(tài)氧化鐵存在，還有呈溶解態(tài)的鐵離子和少量細(xì)微顆粒狀的氧化鐵沉積，上述物質(zhì)隨爐水流經(jīng)節(jié)流孔板時，由于孔內(nèi)外流速變化，孔板上端出現(xiàn)湍流，流速的急劇變化為顆粒相互碰撞提供了條件，碰撞使顆粒聚合并最終在孔板邊緣著床，形成堵塞，這也就是‘小孔效應(yīng)’。②由于節(jié)流孔圈前后流體速度梯度變化大，會在孔圈處產(chǎn)生電位差，經(jīng)過孔圈的高速水流含有鐵離子，由于鐵離子具有電位效應(yīng)，容易在孔圈處聚集，并逐步堵塞節(jié)流孔，從而影響流通面積，引發(fā)管壁因超溫而爆管。
#4機(jī)組小修時，割取一段水冷壁管，沿節(jié)流孔板焊縫兩側(cè)鋸開，發(fā)現(xiàn)節(jié)流孔孔板沒有發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，而孔板上沉積有色澤灰暗、垢質(zhì)疏松呈分散狀，垢物以很細(xì)微的顆粒物為主，應(yīng)該是爐水所攜帶的雜質(zhì)短期內(nèi)聚合而成，欣格瑞（山東）環(huán)境科技有限公司通過垢樣分析化驗(yàn)，污垢成分主要為Fe2O3和Fe3O4。分析原因認(rèn)為：節(jié)流孔板上的疏松污垢主要來源于鍋爐安裝時的清洗不徹底而遺留的節(jié)流孔毛刺、機(jī)械加工時遺留的鐵屑、火焰切割的鐵水滴凝片、安裝時的焊接材料等，在鍋爐吹管的作用下，上述雜物逐漸離開基體而隨蒸汽流動在節(jié)流孔處聚集，在加上后期爐水中的鐵離子沉積，逐步堵塞節(jié)流孔，從而影響流通面積，引發(fā)管壁因超溫而爆管。
因兩臺鍋爐水冷壁管節(jié)流孔圈處或多或少沉積有氧化鐵垢，為保證給水加氧處理的效果，避免鍋爐在加氧開始前或加氧期間發(fā)生因結(jié)垢而產(chǎn)生的爆管事故，降低因爆管而引發(fā)的安全風(fēng)險和停機(jī)檢修而造成的經(jīng)濟(jì)效益，西塞山發(fā)電公司決定在機(jī)組加氧處理之前，委托欣格瑞（山東）環(huán)境科技有限公司用復(fù)合酸對鍋爐水冷壁節(jié)流孔圈做浸泡清洗，為機(jī)組盡快實(shí)行給水加氧處理奠定良好的基礎(chǔ)。