酸洗废水污染冷却水的原因分析及预防

徐国泉

(浙江省火电建设公司，浙江 杭州 310016)

0 引言

浙能嘉兴电厂三期项目#7，#8机组锅炉均为哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的超超临界一次中间再热、平衡通风、固态排渣、单炉膛、露天布置、变压运行垂直管圈水冷壁直流锅炉。锅炉型号为HG－3101/27.46－YM3，其最大连续蒸发量为3101t/h，蒸汽压力为27.46MPa，蒸汽温度为605℃。

在锅炉酸洗过程中，需要借用循环泵作为炉水循环动力泵，该项目采用德国KSB公司制造的湿式电动机炉水循环泵，循环泵垂直安装，泵壳直接与泵吸入管焊接连接，电动机在泵壳的正下方，其电动机腔内冷却介质与泵壳内炉水直接接触，其间有热屏装置隔绝热量，电动机和泵壳通过螺栓联接。考虑到锅炉酸洗过程中炉水介质洁净度较差，各种离子含量较高(尤其为铁离子含量特别高)而易造成循环泵跳闸，为保证酸洗过程中炉水不污染电动机腔内冷却介质，使循环泵有效、长期运行，采取了相应的处理措施。

1 事故过程

浙能嘉兴电厂三期#7锅炉循环泵在酸洗过程中作为循环动力泵参加锅炉整个酸洗过程，为保证循环泵电动机腔内冷却水的水质，冷却系统利用连续注水方式(在正常情况下，冷却系统电动机腔内的冷却介质是封闭的，一般用闭式冷却水通过冷却器将电动机腔内冷却介质冷却，从而达到冷却电动机转子的目的)，从而保证循环泵长期连续、稳定运行。

循环泵运行一段时间(运行时间超过24 h)后，第2次启动后运行不到30min因电动机温度过高而跳闸(循环泵电动机跳闸温度为53℃)。经讨论，一致认为循环泵此次跳闸的主要原因是闭式冷却水流量不足。决定增大闭式冷却水流量，加强循环泵电动机自带冷却器的冷却效果，从而保证循环泵稳定运行。循环泵电动机冷却12 h后，循环泵第3次启动，电动机升温速率与第2次启动时基本相同，在启动后30 min左右因电动机温度过高而跳闸。在第3次启动过程中，每隔10 min测量一次电动机冷却器进出口温度，冷却器进口温度最高达到50多℃，出口温度稳定在25℃，闭式水冷却水温度稳定在22℃;同时，通过超声波流量计测得闭式水流量为24 t/h;电动机运行电流正常。

2 事故原因分析

2.1 事故分析

针对循环泵第3次启动过程中测得的数据分析如下:

(1)闭式冷却水流量满足设计要求(设计流量，≥21 t/h)，且冷却器出口温度基本稳定在25℃，循环泵电动机冷却器运行正常。

(2)冷却器进口温度达到50多℃，比设计温度高。大致有3种情况会导致冷却器进口温度偏高:

1)电动机自身缺陷，导致线组发热量大，内部循环冷却无法达到设计要求。但循环泵前期能正常运行20多h，表明电动机本身质量良好，此因素基本可以排除。

2)热屏蔽区冷却器冷却效果差，没达到设计冷却效率，将泵壳内炉水温度传递到电动机冷却介质，导致电动机温度过高而跳闸。但考虑到当时酸洗过程中的炉水温度控制在60℃左右，且热屏蔽区冷却器闭式水流量高于设计流量，因此，这些因素导致循环泵电动机因温度过高而跳闸的可能性不大。

3)循环泵电动机冷却介质内部循环流动不畅，冷却介质循环流量降低，无法有效地将电动机散发的热量传递到冷却器，导致热量在循环泵电动机腔内积累，最终因电动机运行温度过高而跳闸。

综上所述，因电动机腔内介质循环不畅，导致循环泵电动机运行温度高而跳闸的可能性较大，于是将循环泵电动机腔内冷却介质循环滤网解体进行清理和检查。

2.2 分析验证

根据循环泵说明书的要求，对循环泵电动机冷却介质循环滤网进行解体，发现滤网内壁附着大量杂质(如图1、图2所示)，导致滤网通流面积减小，阻碍冷却介质循环流动，电动机腔内热量无法有效传递到冷却器，使得循环泵电动机温度过高而跳闸。

待被清理干净的循环滤网安装完毕后，第4次启动炉水循环泵，循环泵各项运行参数均符合设计要求，循环泵电动机温度基本稳定在45℃左右，炉水循环泵稳定运行。

2.3 循环泵冷却介质被污染原因分析

炉水循环泵电动机采用二级冷却方式对电动机进行冷却:电动机内腔注入洁净除盐水，在电动机腔内和冷却器内循环;闭式水冷却水在冷却器外循环流动(如图3所示)。

图3 循环泵电动机冷却系统图

在锅炉酸洗过程中，一级冷却介质(电动机腔内冷却介质)与泵壳中的炉水直接接触，因此，在酸洗过程中需要对循环泵电动机一级冷却介质进行连续注水，保证一级冷却介质不被炉水污染。若在连续注水过程中操作顺序不当或操作不谨慎，容易造成电动机腔内冷却介质被污染，循环滤网被堵塞，最终导致电动机因温度过高而跳闸。

根据循环泵电动机冷却系统和酸洗过程连续注水等特点，主要有以下3种情况可能会导致一级冷却介质被污染:

(1)在炉水循环泵第1次注水过程中，将管内杂物带进循环泵电动机腔内。

(2)在锅炉酸洗循环泵连续注水过程中，将杂物带入电动机腔内。

(3)在更换循环泵电动机冷却水时，将杂质带入电动机腔内。

2.4 循环泵冷却介质被污染防治措施

针对上述几种污染循环泵电动机腔冷却介质的情况，分别提出了防治措施:

(1)在炉水循环泵冷却系统第1次注水前，冷却系统内连通管和注水系统连通管必须冲洗干净;在注水过程中需要缓慢注入，直到循环泵壳疏水管有洁净的除盐水流出为止，关闭电动机冷却水入口一次阀和二次阀。

(2)针对锅炉酸洗期间循环泵冷却系统需要连续注水的情况，主要分3个步骤进行控制。

1)在对锅炉酸洗上水前，循环泵连续注水系统必须正常投用，防止泵壳内炉水倒流而导致杂质进入电动机腔内。

2)在往循环泵电动机腔内连续注水前，必须将连续注水管冲洗干净，在打开电动机冷却水入口一次阀和二次阀前，需要将连续注水管道与电动机之间的滤网内注满洁净除盐水，防止因循环泵电动机腔内冷却水倒流而导致泵壳内污水流入循环泵电动机腔内。

3)在启动炉水循环泵之前，尽量在循环泵泵壳内储存一定量的洁净除盐水，预防循环泵启动时因泵壳内压力瞬间增大导致泵壳内炉水倒流到电动机腔内而降低电动机腔内的洁净度。在炉水循环泵运行期间，连续注水系统管道内的压力必须大于泵运行所产生的相对压力与泵壳所承受的静压力之和。

(3)考虑到锅炉酸洗过程中循环泵壳内存在大量杂质，如果在更换循环泵电动机冷却水时先将电动机腔内冷却水排放掉，泵壳内杂质也因泵壳内疏水倒流到电动机腔内，污染了电动机腔内部。因此，要在泵壳内疏水排尽之前用洁净的除盐水将泵壳冲洗干净(通过连续注水将洁净的除盐水经循环泵轴部溢流到泵壳内，观察泵壳疏水洁净度控制冲洗效果，直至泵壳冲洗干净)，方可将电动机腔内冷却水排尽，清洗循环泵循环滤网，再对循环泵电动机腔进行第2次注水。

3 结论

浙能嘉兴电厂#7锅炉循环泵在酸洗过程中，循环泵电动机冷却水被污染，导致循环泵电动机循环滤网被杂物堵住，阻碍了电动机冷却水循环，降低了冷却效率，最终导致循环泵电动机因超温而跳闸。通过采取适当措施，有效预防了循环泵电动机冷却水的污染，保证了浙能嘉兴电厂#7锅炉循环泵在锅炉酸洗期间长期、稳定运行。