供暖余热型热水锅炉故障分析及防护

董自春邹建鹏

（1.中国船舶重工集团公司第七O三研究所，黑龙江 哈尔滨 150078；

2.中石化西北分公司供电管理中心发电一厂，新疆 轮台 841600）

·维护与修理·

供暖余热型热水锅炉故障分析及防护

董自春1邹建鹏2

（1.中国船舶重工集团公司第七O三研究所，黑龙江 哈尔滨 150078；

2.中石化西北分公司供电管理中心发电一厂，新疆 轮台 841600）

介绍了余热型热水锅炉与普通热水锅炉存在的差异，对锅炉超压、管线水锤现象和管道内腐蚀等共性的故障问题，提出了可行的防护方法，有助于司炉工人对该型锅炉特性的掌握，保证供暖锅炉的正常可靠运行。

余热型热水锅炉；三通挡板阀；超压；水锤现象；腐蚀

某自备电厂原有3台燃气轮机组用于发电，近年来，为充分利用燃机排出的高温烟气热量，在燃机排出口加装了3台热功率为14MW、卧式强制循环余热型热水锅炉，实现了烟气余热的有效经济循环利用。该余热型热水锅炉能够排出两种温度参数的热水，其中压力0.5MPa、温度为130℃的热水经管道输送到工业用户端的板式换热器，换热后可加热重质原油等，保证联合站工业生产正常进行，小部分用于加热洗浴用水，满足职工生活用水需求。而低参数的压力为0.5MPa，温度为95℃热水则用于冬季工业厂房和职工宿舍等生活区的采暖。余热型热水锅炉区别于一般热水锅炉，有以下几个特点。

第一，采用燃机排出的400℃高温尾气加热内部受热面，类似于换热器，无燃烧器不存在高温燃烧，经济可靠。

第二，启机运行灵活，利用三通挡板阀开度调节进入余热锅炉烟气量，从而控制锅炉负荷在0~14MW范围变化。

第三，多台锅炉相互并列运行，可运可备，即使在冬季最大负荷工况时仍然满足。

运行及检修人员针对这种类型的热水锅炉需充分了解其使用的注意事项，避免和减少因故障问题导致的经济损失。

一、高温部件及其保温日常维护

锅炉高温部件主要包含烟气通道和管道部件。高温烟气通道是指位于锅炉本体前的烟道部分，其内部长期接受燃机排出的400℃以上烟气冲刷，夏季时烟气温度高达500℃。随锅炉长期运行，内衬板和外护板之间的硅酸铝保温材料会被吹散减薄，进而导致烟道外部温度过高，这种情况不仅会增加锅炉的漏烟热损失，降低锅炉的热效率，严重时影响锅炉安全运行。因此例行性检测高温烟气通道的表面温度较为必要，特别是锅炉在运行年限较长的情况下，需及时记录。针对这一问题检查重点应集中在人孔门、膨胀节连接处等结合部位。

近年来，红外热成像检测法已经作为电厂行业人员熟悉的一项预防性维护方法，能够在日常设备巡视中发现温度过高的问题。使用热成像检测，巡视人员可以通过不接触的方式，在仪器上对应出高温烟道外壁的高温点，高温点意味着此处的保温减薄或出现贯通现象，在维修时加以巩固。巡视人员还需要对供热管线进行不定期检查，是否存在人为破坏的情况，避免冬季环境温度过低时将管道冻裂，影响正常使用。

二、三通挡板阀故障及其维护

余热型热水锅炉前置三通挡板阀是锅炉负荷的主要调节部件，通过不同开启角度有效改变进入锅炉本体的烟气比例。当阀位处于全关状态，燃机排气通过旁通烟囱全部排入大气；当阀位处于全开状态，燃机排气则全部进入余热锅炉本体。一般根据热用户的对管线出口水温和流量的要求，将阀位调至合适的开度，此时烟气一部分被锅炉吸收，另一部分则直接排入大气，同时保证了燃机的运行。在锅炉运行中，三通挡板阀起着至关重要的作用，启机和停炉时都要对其进行操作，还需要做好相关连锁控制逻辑，在紧急情况下能够自行关闭，保护锅炉安全。在长期使用中如使用不当和其他因素，容易发生一些故障，需要采取措施。

（1）主轴如运行中出现卡涩或转动不灵敏情况时，应在停机后及时排除故障，确定是电动执行机构的原因还是轴承卡涩导致。当为电动执行机构故障时，排除电气故障，置于就地操作位置，人工手动转动执行机构至关闭状态。为保证轴承润滑，在日常维护中应固定周期的给轴承添加石墨粉，不能使用润滑脂。

（2）为避免减少挡板阀寿命，停机后宜将挡板处于关闭状态。即使在运行过程中，宜避免长期在45°半开状态处，因此种情况下烟气长期吹动阀板，摇晃导致蜗杆机构齿轮间距变大。

（3）当长期运行，三通挡板阀在关闭状态可能出现烟气泄漏量增大的情况时，应在燃机停机时检查是否为密封风机还是门板处间隙变动导致，可通过调整内部调节螺栓改变间隙大小。

三、锅炉超压故障及其处理

当由于断电或其他自动化故障致使供暖水循环泵停止运行时，锅炉内炉水流动停滞，但继续被加热时，锅炉内的水被部分汽化，压力会越来越大，一段时间不采取措施将出现锅炉超压。该锅炉设计压力为1.0MPa，需要采取方法确保锅炉在超压时安全过渡。

一是监视锅炉出口流量、水温和压力，当压力超过报警压力时监视器发出报警，此时人工开启电动门，将供水管部分压力泄至回水管。若压力不能及时恢复正常，依然有升高的趋势，水温超过150℃时三通挡板阀连锁关闭，避免锅炉继续受热。

二是在锅炉进出口集箱配置4个弹簧式安全阀，当锅炉压力超过其整定压力时，安全阀起跳。为保证安全阀的可靠，按照蒸规的要求，每年对安全阀进行校验。

四、管道水锤现象及其预防

水锤现象在热水供热管道中出现的可能性普遍存在，由于管道中热水因某些原因引起流速急剧变化时，流体惯性作用引起热水压力急剧变化。水锤产生巨大的振动，给管线安全带来了危害。水锤一般在两种情况下出现。

一是供暖管线长距离布置，不可避免出现高低起伏，在一些地方有转折点，当发生停泵时，整个管路系统中在这些地方出现“水柱分离”现象，尤其在“膝状”折点处产生负压，热水汽化会出现“断流空腔弥合水锤”。

二是循环水泵突然停机，出口压力突然降低产生负水击，危害循环泵安全，入口压力突然升高，产生正水击回传至用户，形成瞬间压力，造成管道和设备的破坏。

关于水锤的预防措施，首先，要确保供热管线布置尽量平顺，避免垂直上下走向或突然拐弯，距离特别厂的管线在设计时要进行水锤计算。

其次，在循环水泵供水管与吸水管之间设置带止回阀的泄压旁通管。循环泵运行时，水泵出口侧压力高于吸水侧，止回阀呈关闭状态。突然停泵，泵出口侧压力急剧下降，吸水侧压力增高，此时吸入侧通过止回阀将压力泄往出口侧，减小和防止水锤危险。

五、管道内腐蚀及防护

锅炉及管道内腐蚀是制约其寿命的最关键因素。管道在运行和停运期间应溶解氧和电化学、CO2等均会发生一定的腐蚀，其表现为在锅炉或供热管道内壁上形成麻坑货斑点腐蚀，因此为控制水中溶解量热水锅炉水质应严格满足GB/T1576-2008《工业锅炉水质》。但补水中仍然溶解少量的氧，而且在供热管线停运后，管道中上部可能出现真空将空气渗入，金属表面上残存水分和泥渣，极易发生腐蚀。长期的经验表面供热管线停运后的腐蚀现象比运行时氧腐蚀更为严重。

为减少管道内腐蚀，需要做到以下几点。

在管线不同的位置取样检测水的含氧量和硬度等。控制补水中溶解氧的含量，定时清洗除氧水箱和软化水器，保证两者在水质要求范围内。定期检查并及时补充海绵铁，同时避免海绵铁板结。

控制管线中循环水的pH值在10~13范围内，可以在金属表面形成一层稳定的保护膜，当pH值较小时，腐蚀加剧。

锅炉的受热面管道壁厚较薄，在锅炉停运后排干炉水，用小火将炉烘干，时间较长时进行充氮保护。

六、结语

供暖用余热型热水锅炉与普通热水锅炉存在上述中一些共性问题，运行操作人员应充分了解防护措施，加强锅炉日常运行管理和维护，保持锅炉在良好的使用状态，确保锅炉安全运行可靠，不产生危害性影响。

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