罗江勇,吕新乐,韩 琪
故障分析
超临界锅炉脱硝改造后空预器吹灰器异常分析
罗江勇1,吕新乐1,韩 琪2
(1.广东珠海金湾发电有限公司,广东 珠海 519000;2.北京理工大学珠海学院,广东 珠海 519000)
某电厂超临界锅炉在脱硝改造后的首次运行初期,空预器电流波动较大、噪声明显,给机组的安全稳定运行带来较大隐患。经排查,发现随着脱硝工程改造而投运的空预器吹灰器及高压冲洗水管变形较为严重,空预器密封板有明显的碰撞变形痕迹。造成上述问题的主要原因在于空预器密封板与下方的高压冲洗水管三通接触摩擦;根本原因在于吹灰枪与密封板的间隙设计过小,未充分考虑空预器密封板的实际尺寸及热态运行中的向下膨胀现象。
脱硝改造;空预器;吹灰器
随着近年来我国环保力度的不断加大,越来越多的脱硫脱硝设备投入运行[1-3],由于工期紧、任务重,进行环保改造后部分机组出现较多建设遗留问题,给机组的安全稳定运行带来较大隐患[4-5],本文对某电厂脱硝工程改造后,空预器吹灰器在机组运行初期所出现的异常情况进行了分析,可为后续类似的脱硝工程改造的质量控制提供一定的借鉴和参考。
某超临界锅炉在脱硝改造完毕后,启动空预器运行。在空预器刚开始运行时,其电流虽偶有波动,但幅度不大,维持在24~26 A。但运行约3 h后,A侧空预器电流开始发生较大幅度波动,其最大值达55.6 A,B侧空预器电流最大值达40.34 A,随后电流开始缓慢减小,并缓慢恢复到波动前的正常范围25~27 A。
在电流波动较大期间,检修人员就地检查确认,发现空预器内烟气仓冷端吹灰枪处噪音较大,有较明显的刮擦声,由于机组正在运行,无法进入空预器内部查看,只能保持观察,监督其运行。
机组调停后,检修人员进入空预器烟气仓内部检查。具体检查情况如下。
从侧面观察(如图1所示),3A空预器烟气仓冷端吹灰器枪管向上弯曲(A处),高压冲洗水管部分变形严重(B处)。左右移位严重,上部枪管由原安装时的托架滚轮A处移位至托架外部,下部枪管由于有支架的阻挡,无法移至支架外;整个吹灰枪向锅炉B侧倾斜,上下枪管的全部重量仅仅由下部枪管与支架的接触处和后部的吹灰套筒支撑,才使得吹灰枪管不完全向锅炉B侧倒塌。
图1 3A空预器烟气仓冷端吹灰器检查情况
初步判断,上部枪管的移位应该为外力作用引起,观察吹灰枪侧上方的空预器密封板,发现每块密封板的相同部位均有一定变形痕迹,且吹灰枪管与高压冲洗水管间的固定块脱落,高压水管变形严重,三通处与空预器换热元件支撑钢架发生碰磨,如图2所示。
图2 发生变形的空预器密封板
3B空预器烟气仓冷端吹灰器枪管情况与3A吹灰枪管类似,枪管发生弯曲变形,高压水管发生严重变形。密封板上有明显的变形痕迹,但变形幅度较3A侧小,如图3所示。
图3 3B空预器烟气仓冷端吹灰器检查情况
虽然3B空预器烟气仓冷端吹灰器枪管弯曲变形情况与3A吹灰枪管类似,但两侧高压水管变形情况却相差甚远。如图4所示,3A空预器烟气仓冷端高压冲洗水管主要向锅炉B侧方向变形,其三通与空预器密封板发生明显接触卡涩,而3B空预器烟气仓冷端高压冲洗水管则主要向锅炉后侧变形,现场未见较明显的卡涩迹象。
3.1 直接原因
由前面检查可知,3A空预器烟气仓冷端吹灰器及高压冲洗水管变形情况如下:吹灰枪管向上弯曲变形;吹灰枪管与高压冲洗水管间的固定块脱落;固定在吹灰枪上的高压冲洗水管炉后部分发生严重变形,上方的密封板有明显变形。
通过现场检查分析,导致上述现象的主要原因如下。
图4 3A、3B空预器烟气仓冷端高压冲洗水管变形对比(a)——3A空预器;(b)——3B空预器
空预器转子启动后,在缓慢旋转过程中,密封板与下方的高压冲洗水管三通接触(见图5)摩擦、发生卡涩现象(见图2),在密封板的旋转推动作用下,高压冲洗水管开始向锅炉B侧方向偏移,由于在偏移的方向上有吹灰枪管的阻挡,冲洗水管与枪管间的点焊固定块发生挤压变形脱落,三通下方的弧形高压冲洗水管在密封板旋转推力和吹灰枪管阻力的作用下被不断拉直伸长,伸长到一定极限后,冲洗水管无法随密封板的转动而继续伸长,于是开始推动阻挡在前方的吹灰枪管一起向空预器旋转方向偏移,直至整条枪管移出支架外部(见图1)。
图5 高压冲洗水管与换热元件支持板卡涩
3B空预器烟气仓冷端吹灰器枪管情况与3A吹灰枪管类似:枪管发生弯曲变形,但高压冲洗水管主要向锅炉后侧变形,这和3A侧高压水管的变形方向和形状有明显的不同,主要是因为空预器转子在缓慢转动过程中,密封板与下方的高压冲洗水管三通接触而发生摩擦,在密封板的旋转推动作用下,高压冲洗水管开始向锅炉B侧方向发生偏移,与枪管间的固定块在旋转密封板的推力作用下迅速发生脱焊(见图6)。
图6 高压冲洗水管与吹灰枪管间的固定块松脱
由于在该侧高压冲洗水管的偏移方向上没有吹灰枪管的阻挡,冲洗水管在一定范围内可发生较为自由的变形,故旋转的密封板在推动高压冲洗水管向锅炉B侧移动一定距离后,冲洗水管发生偏斜,高度降低,与接触摩擦的旋转密封板分离,冲洗水管弹回原位,所以与A侧相比,密封板并未发生十分明显的变形。但当下一块密封板旋转过来时,又继续与高压冲洗水管三通发生摩擦,重复上述过程。故在一定时间段内,空预器电流波动较大。
当冲洗水管在长时间往复摩擦变形与回弹后,发生累积变形,向锅炉B侧方向发生一定程度偏斜,高度有所降低,与上方通过密封板的摩擦减小,故电流开始稳定,刮擦声明显较小。但变形导致高压喷水头与吹灰枪管间的固定块脱落、距离增大,使得投运该吹灰器过程中,高压冲洗水头与吹灰枪一起锅炉向前侧移动时,无法通过两边有槽钢限位的吹灰枪支架。
在与吹灰枪一起前进的过程中,高压喷水头撞到吹灰枪支架,无法继续前行,而此时程控的吹灰枪管继续带动高压冲洗水管向前移动,于是发生高压冲洗水管垂直段向锅炉后侧移位、喷水头弯曲变形的现象(见图7)。
图7 向锅炉后侧方向变形的高压冲洗水管
3.2 根本原因
通过上述分析可知,3A、3B侧空预器烟气仓吹灰器变形的直接原因在于与之焊接固定的冲洗水管三通与上方旋转通过的密封板发生摩擦。查阅相关设计图纸(如图8),发现吹灰枪与换热元件的间隙设计过小,从图纸上可看出,由吹灰枪上表面至换热元件下表面的距离为310 mm,在实际运行中,该距离可保证前后移动的吹灰枪未与缓慢旋转通过的换热元件下表面相触碰,但在实际现场中,换热元件的下方还有密封板,通过现场测量,换热元件下表面至密封板下表面的距离为270 mm,因此实际上吹灰枪上表面与密封板下表面的实际距离为40 mm,再加上在实际热态运行中,空预器会向下膨胀约35 mm,因此在运行时,吹灰枪上表面与密封板下表面的实际距离仅5 mm,很容易刮擦到突出的高压冲洗水管三通,导致上述现象的发生。
3A、3B两侧高压冲洗水管变形方向与形状的不同主要是由于两侧的冲洗水管与吹灰器布置位置不同所致。
图8 空预器烟气仓冷端吹灰枪管与高压冲洗水管安装位置设计图
由于停炉时间较短,为保证机组按时顺利启动,采取以下临时措施处理。
a.A侧吹灰枪管变形较为严重,故采用临时焊接相同材质、相同尺寸不锈钢管的方式更换该侧吹灰枪管;校正A侧变形的高压冲洗水管。
b.校正B侧变形的吹灰枪管与高压冲洗水管。
c.降低两侧的吹灰枪管高度约50 mm,保证吹灰枪管上表面及高压冲洗水头与上方密封板有足够的安全距离,确保不会发生卡涩空预器密封板现象,保证设备安全稳定运行。
d.加强固定吹灰枪管与高压冲洗水管,防止二者的固定块在运行中脱落导致间隙太大而碰撞吹灰支架。
在机组停炉后,对其进行了彻底处理。将垂直段吹灰枪管及高压冲洗水管高度降低60 mm,冷态间隙达到100 mm,以保证吹灰枪与膨胀后的换热元件具有足够的间隙,防止二者再次发生刮碰。经1年的实际运行,完全达到设计效果。
[1] 于丽新,杜 杨.氨法烟气同时脱硫脱硝技术应用与展望[J].东北电力技术,2011,32(11):30-34.
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[5] 孙立本,鲁德云,杨 军.引风机与脱硫增压风机合并方案论证[J].东北电力技术,2009,30(8):15-17.
Anomalous Analysis on Steam Soot Blower of Air Preheater in the Supercritical Boiler after De⁃NOχTransformation
LUO Jiang⁃yong1,LÜXin⁃le1,HAN Qi2
(1.Guangdong Zhuhai Jinwan Power Generation Co.,Ltd.,Zhuhai,Guangdong 519000,China;2.Zhuhai Campus of Beijing Institute of Technology,Zhuhai,Guangdong 519000,China)
Current intensity of air preheater hasmore waves and noise during the initial operation run after De⁃NOχtransformation,it can bring high safety trouble to the units operating safely and stably.Deformed seriously steam soot blower of air preheater and high⁃pressure flush pipes are found and seal plates collide either buckle after investigation.The reasons are that frictional contact occur in seal plates and three links of high⁃pressure flush pipes.The results indicate that the design gap between the high⁃pressure flush pipe and the seal plate is too small,the designer is not fully considered both the actual size of seal plate and the downward expansion in the thermal process.
De⁃NOχtransformation;Air preheater;Steam soot blower
TM621.2
A
1004-7913(2015)07-0029-04
罗江勇(1986—),男,硕士,助理工程师,主要从事火力发电厂锅炉设备检修与管理工作。
2015-02-03)