关鹏
[摘要]针对长春热电发展有限公司3、4号炉水力吹灰器运行中存在阀门漏水、动密封点漏泄和吹灰套管烧损等缺陷,结合设备本身设计上的不足,找出缺陷所在的原因,进行专项设备改造,取得了预期的效果,为锅炉的安全经济运行提供了保障。
[关键词]水力吹灰器;原因分析;改造
0引言
长春热电发展有限公司3、4号炉两台200MW,HG-670/140-YM9型机组,采用的是上海克萊德·贝尔格曼公司生产的F-149型水力吹灰器。机组自2005年10月投产以来,因检修维护、设备结构设计不合理等原因,多次发生缺陷,导致水力吹灰器投入率难以提高。由于近年来燃煤紧张,机组目前逐步加大褐煤掺烧量,甚至达到全烧褐煤,燃烧方式与机组设计方式不符,锅炉结焦情况严重,吹灰器频繁投入使用,由最初的每周吹灰投入2次递增至每天投入至少3次,结焦严重时甚至全天投入使用,故障发生率增大。因此,只有通过不断的设备改进,才能提高水力吹灰器的投入率,提高锅炉出力及运行经济技术指标,保证机组经济、稳定运行。
1吹灰器工作原理
水力吹灰器的作用是用来清除受热面上的焦渣,清洁受热面,提高受热面的传热效果,以防止过热器、再热器超温,同时降低排烟温度。
水力吹灰器是用水作为吹灰介质,通过喷嘴作用,形成高速射流,利用水射流对渣的“激冷淬裂”原理,来清除锅炉蒸发受热面上的流态渣或黏性渣(即利用冷水使水冷壁管上的熔融状的流态渣先凝固,由于水的汽化潜热很大,它会很快地被蒸发掉,剧烈汽化膨胀产生的应力使焦渣松散、碎裂,将挂在水冷壁的焦渣清除)。
水力吹灰器吹扫时,行走箱前进,通过其上方槽型滑道碰触机械触点控制阀门开启,吹灰套管边旋转、边行进、边吹扫直至前端点,然后反向边旋转、边后退、边吹扫,通过槽型滑道碰触机械触点控制阀门关闭,行走箱继续后退,通过退到位开关控制停止。吹扫时。从喷嘴出来的水束向炉墙螺旋喷射,水束的吹扫面呈环行,吹扫范围可根据需要调整凸轮角度在30°-360°内变化。
2吹灰器布置、结构及运行方式
我公司3、4号炉水力吹灰器单台为一个系统,包括两台水力吹灰泵、吹灰器手动总门、电动门、12台水力吹灰器、12个分支手动门、压力表、排水门。12台水力吹灰器共分三层,分别布置在炉膛前侧18米、24米、30米平台处。
吹灰器的主要部件有给水管路、带阀杆的进水阀、进水管、带喷口的吹灰套管、行走箱、电动机、减速机及链条、行程开关、螺旋传动轴、箱体等。
吹灰器运行方式:利用水力吹灰泵将20℃~60℃的消防水加压,当吹灰器投入时,电动机带动链条,使得螺旋传动轴带动行走箱前进,吹灰套管由行走箱带动旋转前进,在吹灰套管进入炉膛100mm时,行走箱上部的槽道将带阀杆的进水阀按一定方向旋转,水由给水软管、进水阀、给水软管、吹灰内管进入到吹灰套管内,由喷口处喷射到水冷壁上,随着吹灰套管继续前进。吹扫范围逐渐加大,当行走箱与回退行程接触后自动回退,行走箱槽道在回退过程中将阀杆按反方向旋转,此时进水阀关闭,吹灰器停止供水,当行走箱与限位开关接触后停止,此吹扫过程结束。
3F-149型水力吹灰器故障原因分析
3.1吹灰器吹灰套管弯曲变形,无法回退和喷口烧损问题
原厂使用的吹灰套管采用1Cr18Ni9,耐热温度为600%,壁厚为2mm,管壁过薄,在运行过程中若发生机械故障或给水软管、阀门故障,通常情况是将水泵停止,因断水使得吹灰套管温度高而烧弯曲变形的情况时有发生。
3.2吹灰器进水阀问题
3.2.1进水阀泄漏
原厂提供的进水阀工艺简单,密封垫经常发生磨损;水力吹灰器设计工作压力为1.0-1.2MPa,实际工作压力达到3.5 MPa。
3.2.2进水阀为机械阀,经常发生行程不到位,无法完全关闭阀门的现象
进水阀的阀杆与阀体固定不牢靠;进水阀的阀杆安装不当,触点与行走箱的槽道有效接触面小;螺旋传动轴弯曲,行走箱运动过程中上下或左右浮动,阀门触点角度偏斜。
3.3进水管盘根漏水
螺旋传动轴由于长度、安装及制造误差等原因存在一定的弯曲度,行走箱运动过程中上下或左右浮动,严重时超过5mm距离,使得吹灰套管盘根内径挤压成椭圆形,造成密封不严密。
3.4给水软管与行走箱发生机械摩擦,甚至给水管断裂
给水软管实际长度与设计长度不符,造成给水管弯曲角度大,且没有有效固定,管子自然下垂,当行走箱前、后运行时与管子产生机械摩擦,极易损坏。
3.5吹灰器行走箱卡涩
为防止盘根漏水,吹灰内管与吹灰套管盘根压盖过紧;进水管弯曲;行走箱内积灰;行走箱传动齿轮因异物卡涩造成无法传动;进到位、退到位行程开关损坏;电动机链条过紧。
3.6箱体积灰
因运行人员操作不稳定,炉膛正压,从吹灰套管与炉膛缝隙中喷灰;吹灰器箱体外壳未安装,使得外部灰粉进入箱体内部;检修人员维护周期短。
4F-149型水力吹灰器逐步改进措施
随着我公司褐煤掺烧比例的逐步提高,锅炉水冷壁结焦量增大,根据”锅炉受热面失效分析”,结焦后锅炉热效率将在短时间内下降3%~6%,传热效果差,煤耗加大,排烟温度高,因此吹灰器频繁投入使用,故障率激增,为了提高F一149型水力吹灰器的投入率,进行了以下改进:
4.1第一次改进(2006年)
(1)吹灰套管管壁厚由原2mm增加至5mm,刚性增强,加强焊接质量,在喷嘴、封堵的焊接质量上、在延长套管使用寿命上都起到了重要作用;加强设备维护管理,定期进行吹灰套管外观检查,发现吹灰套管弯曲或喷嘴损坏,及时更换或修复。
(2)改进进水阀门,阀杆处安装防脱落螺栓,防止脱落造成的假吹现象;阀体与箱体的连接增加固定点;阀体尺寸加大,增加填料密封减少阀体漏泄。
(3)在机箱内部安装固定夹,将给水管固定,防止管子自然下垂。
(4)在保证密封的情况下,填料压紧适中,防止发生进水管抱死造成进水管弯曲。
(5)在吹灰器箱体下方,炉前和炉后各割出1个放灰孔,通过行走箱带动,将箱体内积灰通过放灰孔排出箱体,避免积灰。
(6)将弯曲较大的螺旋传动轴拆除返厂校直。
改进创造的经济效益:
2006年9、10月,共2个月时间内花费的备件费用:
3、4号炉共更换给水软管9根300×9=2 700(元)
3、4号炉共更换吹灰进水管4根120×4=480(元)
3、4号炉共更换吹灰套管12根2 200×12=26 400(元)
3、4号炉共更换进水阀6个2 991×6=17 946(元)
合计:47 526元(不包含人工费用)
按照2个月花费47 526元计算,每年吹灰器检修费用(按每台机组运行期6个月计算)为:47 526×3=142 578(元)。
改造金额:新吹灰套管费用(材质:1Crl8Ni9,φ60×5mm)2 800×10=28 000(元)
重新制作进水阀费用:2 991×6=17 946(元)
合计:45 946元
改进后节约资金为:142 578-45 946=96 632(元)
4.2第二次改进(2009年9月)
经过2年的现场实际调查发现,吹灰器进水阀门故障率仍然偏高,阀杆经常脱落,造成假吹现象较多,由于进水阀安装位置空间小检修困难,参照限位开关的工作原理,我公司组织进行第二次改进,取消行走箱槽道开关阀门的结构形式,将进水阀门改为卧式,加工90°阀杆,通过角钢将阀门固定在吹灰器箱体侧边,在行走箱上焊接触点撞块。行走箱前进,通过撞块带动进水阀门开启,行走箱后退,带动进水阀门关闭。吹灰器经常假吹现象得到有效解决。
改进创造的经济效益(不包含人工费用):全部改进均利用检修余料,未发生费用改进后每月可减少更换吹灰套管2根,每年节省吹灰器检修费用:2 800×12=33 600(元)。
4.3第三次改进(4号炉2010年9月、3号炉2010年11月)
车间检修维护人员数量减少,存在吹灰器故障处理不及时;进水阀密封垫及阀杆密封胶圈经常漏水,维护量大;阀门固定螺丝孔易损坏,更换进水阀门数量逐步增加;由于设计原因,水力吹灰泵出口实际压力比设计压力高,机械式吹灰器进水阀门已经无法适应工作需求等原因。2010年中旬3、4号炉褐煤改造拆除16台XQF-1-20型燃油电磁阀,在仓库中找出8台DQF-15YF型电磁阀,为我公司水力吹灰器进行第三次改进提供了改进用材料,燃油电磁阀工作压力为6.4MPa,满足设备使用压力,通过申请,公司决定对3、4号炉水力吹灰器进水阀门进行改造,将2台机组共计24台吹灰器机械式进水阀门全部更换为电磁阀,通过在行走箱上焊接机械撞块,在箱体上安装—套限位开关,通过电路控制电磁阀动作开启和关闭阀门,彻底消除了进水阀门经常漏泄的现状。
改进创造的经济效益(不包含人工费用):
全部改进均利用检修拆除的电磁阀,未发生费用,节省费用:8 000×24=19.2(万元)
安装电磁阀电源箱及附属设备,每台炉改造费用2.3万元:23 000×2=4.6(万元)
3、4号炉每月更换进水阀2个,节省检修费用:2 991×2-×12≈7.2(万元)
改造后可节省全年检修费用:7.2-4.6=2.6(万元)
4.4第四次改进(2011年)
原厂设计吹灰内管固定在箱体面板上,易发生内管刮伤、弯曲等缺陷,吹灰套管盘根漏水问题极为突出。为解决该项问题,我们集思广益,对多种动密封型式进行讨论分析,2011年进行将单台吹灰器吹灰内管固定式改为随行走箱移动式的试验,进水管与行走箱同时进退,使得吹灰内管与吹灰套管盘根形成圆周360°旋转,不再360°盘旋前进和后退,密封严密,此项改造经过1年的实际使用,确认效果非常好,2012年全部进行改进。
改进创造的经济效益(不包含人工费用):
改进材料利用原吹灰内管的部分白钢管,吹灰器固定板使用公司金工车间δ10mm的边角料,固定螺栓使用48套,估算改进成本不超过500元。
改进至今已运行5年,吹灰内管未发生备件更换费用,吹灰套管盘根漏水缺陷也得到有效解决。
5水力吹灰器的使用和维护保养经验
吹灰器是否能用好,其决定性因素有三:一是吹灰器的设计与制造质量;二是安装质量;三是维护与保养。
吹灰系统由三大部分组成:一是吹灰器,二是控制系统,三是吹灰套管道。如果哪一部分有问题,吹灰器就不能正常运行。所以影响吹灰器正常运行的原因是多方面的。
(1)领导重视。要正确认识水力吹灰器在锅炉运行中的重要性,配备充足检修人员、建立奖惩制度,保证水力吹灰器的投入率。
(2)要有专职的维护人员,熟悉吹灰系统的结构和一般故障的處理方法,根据说明书及有关资料对吹灰器进行定期的维护保养,加强此方面的技术培训工作。
(3)在正常的情况下,水力吹灰器在锅炉不正常或积灰不多的情况下,定期投用,绝对不能长期闲置不用。
(4)在水力吹灰器系统运行中控制盘上出现报警时,一定要及时处理,排除故障,防止水力吹灰器吹灰套管烧损,吹灰投入时安排人员就地监督。
(5)做好运行、检修记录,总结吹灰经验,制订合理的吹灰程序与吹灰周期。
(6)维护人员要经常到现场巡视,进行吹灰器箱体积灰清理、轴承润滑,发现问题及时处理。
(7)要保证检修用的备品备件充足。
6效果比较
通过四次设备改进,将F-149型水力吹灰器吹灰套管管壁厚度增加、进水阀改为电磁阀、箱体改进、吹灰内管固定式改为随行走箱移动式,通过改进前后的比较,缺陷故障率得到有效控制,效果显著,同时维护费用逐年降低。
7结语
由于目前我国水力吹灰器现场应用实例较少,可提供的借鉴经验几乎没有,因此,对锅炉水吹灰器缺陷原因分析结论是通过大量现场勘测、试验与理论分析相结合得出的,通过数次改造效果看,达到了改造的预期目的。同时,多次改造也为解决现场实际问题积累了宝贵经验。