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锅炉给水对锅炉运行的影响及解决方案刘慧

发表时间：2020/11/24 来源：《基层建设》2020年第22期作者：刘慧

[导读] 摘要：锅炉是电厂的重设备，但给水水质的好坏会给锅炉带来各种各样的问题。

        中国石油天然气股份有限公司广东石化分公司公用工程部
        摘要：锅炉是电厂的重设备，但给水水质的好坏会给锅炉带来各种各样的问题。本文介绍了供水循环的问题及解决办法。
        关键词：锅炉；给水；结垢；腐蚀；蒸汽质量恶化
        1号锅炉循环水
        发电厂是一家电能生产企业。在火电厂，锅炉对燃料燃烧释放的热量进行加热、蒸发和过热。燃料的化学能转化为蒸汽的热能。水的加热过程主要由省煤器管、水冷壁管、过热器管、再热器管四管进行。省煤器一般安装在锅炉尾部烟道，即低温受热面。利用低温烟气的热量对供水进行加热，提高锅炉的热利用效率；水冷壁一般安装在炉膛周围，是主要的辐射加热面，可吸收炉内辐射热量，降低火焰温度，为保护炉膛；过热器一般安装在锅炉顶部，即高温受热面，其作用是吸收炉内辐射热量，将饱和蒸汽转化为过热蒸汽；再热器一般安装在烟气温度较高的地方，即是高温受热面。其功能是将汽轮机内已完成工作的蒸汽重新抽回锅炉进行再热，从而提高整个循环的效率。给水是从外部进入锅炉的水。先在省煤器中预热，然后进入集箱，将水分配到炉周围的水壁。此时，饱和蒸汽进入过热器继续加热形成过热蒸汽，送汽轮机工作。如果汽轮机采用抽气式，则将其泵送再热器，加热至高温状态，返回汽轮机机械工作，这是锅炉水的总流向。
        2号锅炉四管问题
        锅炉给水不合格时杂质较多，对四管危害较大，可能导致四管三个问题。
        2.1缩放
        结垢是指水中的杂质在四根管子中沉淀，形成附着在管壁上的固体附着物。它会损坏四管受热面，增加传热耐热性，降低燃料利用效率，降低锅炉负荷，影响蒸汽正常供应，降低锅炉使用寿命。常见的规模有碳酸盐垢、硫酸盐垢、硅酸盐垢、磷酸盐垢、混合秤和铜垢。
        2.2腐蚀
        锅炉四管腐蚀主要由化学腐蚀和电化学腐蚀两部分组成。腐蚀严重损坏了炉管。腐蚀面积很大。一旦发生腐蚀，大量金属需要更换。腐蚀严重时，不仅会降低生产效率，而且高温蒸汽也会泄漏。一旦发生事故，将造成严重人员伤亡，主要有氧腐蚀、酸碱腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、沉积物下点蚀和腐蚀六种。
        2.3蒸汽质量腐蚀和恶化
        蒸汽中主要有钠盐和硅酸。当含量过高时，会导致过热器管内的盐积聚。高压装置中杂质通常由硫酸钠和磷酸钠组成；中低压装置中杂质通常由硫酸钠、磷酸钠、碳酸钠、氯化钠组成；此外，还可沉积氧化铁。这些杂质主要由机械携带溶解，有的可以排排。
        3号炉四管爆漏原因分析
        锅炉四管爆漏的原因很多，既有内部原因，也有外部原因，也有四管自身存在的问题及其工作条件的影响。具体来说，有以下几点：
        3.1四管材料问题
        由于运行效率高，锅炉可能由于缺乏材料要求而处于高温状态。物质问题有两个方面。一方面，四管材质存在质量问题或缺陷。例如，钢材成分和性能指标不符合相关标准，必然使其无法满足锅炉长期运行的需要，造成运行故障；另一方面，设备在运输过程中造成的材料机械损伤，安装维护，使设备运行中存在安全隐患。
        3.2机械磨损和飞灰磨损
        这是造成锅炉爆炸、泄漏的重要原因之一。据统计，与锅炉磨损和泄漏有关的数据有9%以上是由飞灰磨损引起的。飞灰磨损的出现与锅炉结构、烟气流速、煤灰特性、烟气含尘浓度等因素有关，一般来说，飞灰磨损在锅炉尾部较为严重。由于这里的温度低于中心温度，为了保持这个位置的温度，需要相应地增加加热面积，这样会缩短相邻受热面管之间的距离，在这种环境下很容易形成烟气走廊，导致烟气流速和飞灰磨损加剧。造成机械磨损的最主要原因是燃烧喷嘴的变形，导致粉尘飞弦，从而引起机械磨损。

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        3.3超温爆炸泄漏
        锅炉在高温环境下运行。一旦温度控制措施不当，特别是超温现象，将对锅炉受热面管的金属特性产生特别严重的影响。金属性能在超温环境下会下降，导致性能下降。当这种性能下降累积到一定程度时，会导致爆炸和泄漏事故。另外，在锅炉运行过程中，上升的烟气进入水平烟道时，两侧温度会发生偏差，导致过热器两侧吸热不均。如果长时间保持这种状态，温差对金属性能的影响程度是不同的，这种间隙会逐渐增大。当它增加到一定的极点时，会发生爆炸和泄漏事故[2]。
        3.4焊缝质量差、炉管腐蚀
        锅炉的运行环境决定了设备的焊接要求高。然而，在实际焊接过程中，会出现一些焊接缺陷，包括热处理不良、气孔、焊渣夹杂等。因此，锅炉运行一段时间后，泄漏概率会增大。另外，锅炉泄漏的另一个主要原因是炉管的腐蚀。锅炉工作时，煤灰中的硫、钠等元素在燃烧过程中产生氧化物，并附着在炉管上，逐渐形成一种粘稠的强硫酸盐，硫酸盐与管内氧化物反应后形成四相三界面体系，最终导致锅炉炉管发生严重的热腐蚀。当腐蚀超过一定程度时，锅炉发生爆炸和泄漏的风险将迅速增加[3]。
        3.5煤质差
        煤质差，容易给锅炉造成较大损失，从而增加爆炸和泄漏的危险。同时，在煤质较差的情况下，由于灰分含量高，锅炉受热面磨损加剧，增加了锅炉爆炸、泄漏的风险。
        4解决锅炉给水对锅炉运行影响的方法
        4.1过滤
        为了去除水中的杂质，应在水澄清后进行过滤。过滤一般分为慢滤和快滤。过滤设备包括重力式无阀过滤器、虹吸过滤器、压力过滤器、活性炭过滤器和超滤[4]。
        4.2离子交换
        经离子交换处理后，可有效去除水中的离子。离子交换的方法是通过离子交换树脂实现的，离子交换的步骤分五步完成：①离子从溶液中通过树脂颗粒表面的液膜扩散到树脂颗粒表面[5]。② 离子从粒子表面扩散到粒子内部的交换群。③ Exchange组上的Exchange。④ 交换离子从交换团簇扩散到树脂表面。⑤ 交换的离子通过液膜从树脂表面扩散出去。在树脂化学脱盐中，脱盐过程可分为单床法、联合应用法和混床法[6]。
        4.3腐蚀处理
        为防止腐蚀，一般采用以下五种方法：①正确选择金属材料；②阴极保护法；③阳极保护法；④覆盖保护法；⑤加入少量缓蚀剂。
        4.4水处理
        炉内水处理一般采用以下八种方法：①纯碱处理；②磷酸盐处理；③全挥发分处理；④中性水处理；⑤组合水处理；⑥聚合物处理；⑦螯合剂处理；（8）平衡磷酸盐处理。
        结论
        综上所述，为了防止锅炉管损坏，必须加强给水和炉水处理的控制，以保证锅炉的效率和发电的安全、经济、稳定运行。
        参考文献：
        [1]王利宏，冯慧芳，周立刚.9F等级联合循环余热锅炉给水系统优化配置[J].热力发电，2018，44（01）：8-12.
        [2]郭茂丰.火电厂锅炉运行控制与故障预防[J].民营科技，2018（10）：34.
        [3]张翔.600MW超临界锅炉的给水控制系统优化研究[J].工程技术研究，2018（01）：123-124+186.
        [4]冯礼奎，钱洲亥，周臣.直流锅炉给水低氧量处理的试验研究[J].中国电力，2018，46（04）：21-24.
        [5]王家福.浅谈火电厂锅炉运行控制及故障预防[J].科技创新与应用，2018（32）：132-133.
        [6]宋国崇，刘岩，孙家敏，朱家明.锅炉运行的优化分析[J].贵阳学院学报（自然科学版），2018，9（03）：24-27.