火力電廠鍋爐蒸汽系統泄漏處理
上海申弘閥門有限公司
目前，我國火力發電基本上是以高參數、大容量的鍋爐機組為主，這對鍋爐及其附屬系統設備的檢修的質量要求是越來越高。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調節閥,氣動調節閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。而且由于我國火電機組鍋爐的型式非常的紛繁復雜，這更應該經常派專家到現場指導鍋爐的檢修，提高相關鍋爐設備的可靠性安全性，使鍋爐設備的壽命得以延長。火力發電廠鍋爐機組檢修的非常重要的內容是閥門和汽水管道系統，這與鍋爐機組系統運行的經濟性和安全性緊密相關，并且隨著火力發電機組逐漸增大容量，高壓閥門和汽水管道的檢修質量的要求也越來越高。由于閥門的種類很多，鍋爐機組范圍內的閥門和汽水管道的檢修工藝和相關質量要求是相當高的。據我所知，國內的發電廠在研發與火力發電廠使用的鍋爐的時候，在對鍋爐汽水系統的管道、閥門進行施工的過程中，都會提出嚴格把握好設計圖紙會審的關卡，在閥門安裝前的宏觀檢查及水壓實驗、控制系統及閥門內部的潔凈度等都會做好嚴格預防措施，并且嚴格逐一落實。火力發電使用的燃燒鍋爐、蒸汽輪機具有其特殊危險性。目前除了一些食品加工、資源回收焚化廠、石化工業在蒸餾過程可看到鍋爐運作外，較少工程是以高溫監控為訴求的。但焚化廠、食品加工及石化產業的鍋爐溫度也只在200到300攝氏度間，而發電鍋爐因要產生大量蒸汽來推動汽輪機，鍋爐溫度高達1000攝氏度，是一個高風險的場所，因此它的燃燒過程與周邊區域的安全管控是值得探討的一門功課。
燃燒鍋爐的結構特性與安全特殊性
我國火力發電廠以燃煤、燃重油為主。燃煤的中大型火電廠，一般采用煤粉爐。從其發電廠的結構看，其生產過程是將進廠的原煤經碎煤機破碎后以磨煤機磨成煤粉用熱風吹送噴入鍋爐爐膛，通過煤粉燃燒生成的高溫熱氣加熱爐膛內的水冷壁管、加熱器管使鍋爐產生高壓蒸汽，然后經過煙道內的再熱器、脫硫、空氣預熱后進入集塵器，清除煙氣中的飛灰之后，通過煙囪排入大氣。
淡化后的海水或江河湖泊的水經除氧處理后(純水)被吸入鍋爐爐膛內生成飽和蒸汽，然后再加熱變成過熱蒸汽，由蒸汽管送入汽輪機，使汽輪機內產生膨脹作用后運轉帶動發電。發電后水汽進入凝汽器凝結成水，經除氧后通過水泵、高壓加熱器再一次送入鍋爐，循環運轉進行鍋爐燃燒發電。發電過程由于蒸汽和水的損失，還會補充由海水、江河水處理而得的純水供給鍋爐，而多余的冷卻水或直接排放入海或江河湖泊，或在冷卻塔水池中與大氣進行熱交換以循環利用(圖1)。
通常火力發電廠依鍋爐蒸汽壓力分為低壓電廠、中壓電廠、高壓電廠、超高壓電廠、亞臨界壓力電廠和超臨界壓力電廠，一般的監控系統無法負擔這種爐體的溫度及壓力的安全監控要求。燃燒鍋爐若監控管理不善，將成為火力發電廠內zui大的安全隱憂。因此必須采用特殊的燃燒鍋爐監控設備，除熟悉的影像監控外，還包含多項特殊的設備及爐膛監控系統，以確保火力發電廠的作業安全。
高溫鍋爐的安全問題有哪些?
燃燒鍋爐是整個火力發電廠的核心，此處的環境結構復雜，由燃料系統、燃燒系統、汽水系統、電氣系統及控制系統所組成，操作上極為繁雜，很容易產生一些安全作業與管理問題，這些問題大概有以下幾項：
1.鍋爐沒有安裝高低水位報警器和低水位連鎖保護裝置，由于水位不準確，造成缺水干燒，致使鍋爐產生大量蒸汽，壓力驟增，爐壁不能承受壓力而爆炸;
2.缺乏針對高溫鍋爐的監控機制與設備，主控室無法掌握現場的運作狀態;
3.爐體焊縫質量不良，使鍋爐爐膽不能承受壓力而造成爆炸;
4.安全關閉功能失效，在異常狀態下無法起到安全告警或應有的隔離作用;
5.操作鍋爐人員管制不良及不法上崗，造成事故發生;
6.燃燒鍋爐區安全管理不善，忽視漏油、漏氣安全管理，造成鍋爐爆炸事故。
除了以上的安全作業與管理缺失問題之外，還必須注意以下在燃燒鍋爐運作過程中容易產生的幾個設備問題：
1.燃油式燃燒不穩時投油，產生負壓即退出油槍，造成燃燒滅火情況;
2.鍋爐操作投油控制不良，產生滅火情況;
3.運行給煤機要控制避免故障，防止鍋爐滅火;
4.滅火后投油點火應如何控制送風問題;
5.鍋爐滅火后減負荷的作業程序如何控制及監控;
6.低負荷運行時如何監控鍋爐維持運行不影響安全;
7.鍋爐設置防爆門的作用及監控;
8.鍋爐運行中監控如何使用粉倉防止粉塵爆炸;
9.監控停止進水時如何保護省煤器維持安全;
10.監控過熱器熱水浸泡防止反沖洗的作用。
由以上這些專業的火力發電鍋爐安全問題，可以看出單一的安全監控機制無法滿足這些人員作業及設備安全的監控要求，以下我們看看有哪些解決方案與設備可以滿足火力發電廠高溫鍋爐的安全監控需求。[nextpage]
燃燒鍋爐區的安全監控解決方案
火力電廠的高溫鍋爐的安全監控解決方案，可從人員作業安全與設備運作監控二個方面來看，具體方案如下：
影像爐膛火焰監視系統
影像爐膛火焰監視系統(Furnace Surveillance System)是結合光學、機械、視頻、通信和計算機等技術的一種特定監視監控系統，依據鍋爐的特殊要求而專門設計，可用于燃煤、燃油、燃氣等不同鍋爐爐膛火焰的監視，分為內窺式、外部監看式兩種，國內大部分兩種都有采用，但以內窺式為多(圖2)。耐高溫針孔鏡頭采用上下轉角設計，可以滿足全爐膛火焰的監視的要求。內窺式使用電動推進裝置將耐高溫探頭伸進爐內，具有欠壓、超溫和停電自動退出的自我保護功能;外部監看式采用固定安裝的方式，無自動退出功能但有報警輸出功能。通過使用上述設備，鍋爐運行人員可在電廠監控室的監視器上對鍋爐燃燒器點火、運行過程中火焰燃燒、滅火情況進行遠程實時監視，實時發現火焰燃燒不*等危害鍋爐的異常現象，再使用實時錄像技術則更可以提供事故后的過程追蹤及事實影像判斷。
爐膛火焰監視系統又分為氣冷與水冷式二種(圖3)。氣冷式一般體積小，運行可靠，安裝維護也較方便。采用壓縮空氣冷卻的方式，探頭采用雙層不銹鋼材料，夾層通過壓縮空氣直接致冷，冷卻壓縮空氣在前端形成風簾。內層壓縮空氣通過渦旋致冷器將空氣冷卻后對攝像機及鏡頭進行強制風冷，同時在前端噴出形成風簾;該系統可將攝像鏡頭直接伸入爐內觀察爐內火焰形狀、融熔物質等狀況。水冷式也是采用雙層不銹鋼材料，夾層通過一定壓力的冰冷純水直接致冷，冷卻壓縮空氣在攝像機前端形成風簾;內層水流采用渦旋致冷確保在300-1000攝氏度的爐外溫度下工作;這種攝像機必須具有過濾紅外線光線的功能，確保對火焰的監控內容不失真。
鍋爐爐膛安全監控系統
鍋爐爐膛安全監控系統(FSSS,Furnace Safequard Supervisory System)是一種利用PLC可程控界面與I/O 連結連動界面的設備監控系統，為保證鍋爐安全運行的重要系統。采用獨立測量的三取二邏輯判斷方式，就是說當有一點或有二點故障時，系統會自動轉為二選一或一個換一個的邏輯判斷以維持系統監控的正常運作。FSSS具有防止火焰探頭燒毀、污染、失靈及爐膛壓力取樣管堵塞的安全技術措施，并遠程采集鍋爐啟動、運行及停止各個階段的連續監測參數，根據設定的防止鍋爐爆炸條件，不斷進行采集數據的邏輯演算及判斷;同時利用連動裝置讓鍋爐燃燒設備按既定程序進行各種運作與危害偵測，并完成必要的調校與修正。
一、預防火力發電廠汽水閥門泄漏的重要性
汽輪發電機組是火力發電廠汽水系統及其重要的系統之一，機組投產后的各項經濟指標能否達標直接依賴于該系統的設備選型、安裝及運行優劣程度，尤其是對火電機組的水耗和煤耗影響zui為突出。當前，我國投入生產的火電機組因為汽水系統閥門的不嚴密而造成的疏水管道彎管爆裂的事故經常發生，這不僅是機組的安全、穩定運行受到了很大的影響，現場工作人員的人身安全受到嚴重的威脅。為了盡可能預防火力發電廠基建期間的汽水系統閥門的泄漏，火力發電單位在鍋爐汽水系統管道、閥門的安裝施工過程中，制定相應的合理的預防措施是十分必要的。
二、閥門泄漏的形式及其原因分析
閥門生產過程中鑄造或鍛造缺陷是引起閥體外漏的主要原因，例如：砂眼、氣孔、裂紋等等，并且造成閥體泄漏的常見因素還有流體介質的沖刷和氣蝕。zui容易發生泄漏的部位當然是閥門填料這個部位。它是因為逐漸減弱的填料接觸壓力，自身老化的填料，失去了彈性等諸多原因引起的。這個時候沿著填料與閥桿的接觸間隙的壓力介質就會向著外面泄漏，時間長了會把部分填料吹走和將閥桿沖刷出既定軌道，從而使泄漏漸漸擴大化。閥門的法蘭密封由連接螺栓的預緊力保障著，通過墊片足夠的密封比壓達到后，密封壓力流體介質的外泄就會被成功阻止。有很多的方面的原因導致法蘭泄漏，比如密封墊片的壓緊力不足，結合面的粗糙度不符合要求，墊片變形或者機械振動等都會引起密封墊片與法蘭結合面密合不嚴從而發生泄漏。除此之外，造成法蘭面不嚴密的密封而發生泄漏還有變形或伸長的螺栓，墊片老化，回彈力下降，龜裂等等。
三、汽水系統閥門泄漏的預防措施
閥門的選型對火電機組汽水系統的安全、穩定運行具有非常重要的作用，所以，在圖紙會審的過程中，必須認真負責地核查各系統的閥門選型情況。如果鍋爐汽包緊急放水系統內設計安裝電動球閥時，沒有設計安裝節流閥，那么鍋爐在運行的過程中，如出現汽包水位高等相關故障而需投入汽包緊急放水系統時，閥后管系的穩定性及閥門的嚴密性將會受到比較大的影響。如果鍋爐設計利用定期排污系統進行鍋爐帶壓放水時由于定期排污系統加裝節流裝置后無法實現鍋爐帶壓放水，那么這就容易造成停運檢修的鍋爐受熱面而產生腐蝕等化學反應，這使鍋爐的使用壽命嚴重受到影響。在設備安裝過程中，對設計、管材、制造和安裝中常見的缺陷進行系統的分析，是有效預防爆管的前提條件。更重要的是，在安裝工作中，應該采取積極有效的措施處理各種缺陷。加強鍋爐汽水系統的監視，盡力保證汽水品質合格，發現汽水品質不良時應及時查明原因并處理，汽水品質嚴重惡化危及設備運行時應采取緊急措施直至停爐。另外，加強對鍋爐的燃燒調整，合理配風，防止火焰偏斜、貼壁，燃燒器的投運停運注意對稱、均勻，減小熱偏差，防止受熱面超溫發生意外。
四、做好閥門安裝前的宏觀檢查及水壓試驗工作
在安裝閥門前，根據火電機組安裝的相關驗評標準的要求，相關專家宏觀檢查機組閥體的表面。堅決不允許在機電組系統中使用閥體缺陷超過規定的標準且沒有嚴格按照規則章程要求進行*處理的閥門，尤其是嚴格核查閥門銘牌的參數及出廠合格證是否符合系統使用的要求，防止因閥門選型錯誤而造成事故的發生。根據相關規定，在安裝閥門前，行1.25 倍的閥門設計壓力的水壓試驗，水壓試驗方向為高進、低出必須嚴格執行，這些是要和操作必須有相關專家現場進行指導和監督，并且做好相關的記錄工作，認真做到閥門管理的精細化。檢修工藝的好壞也是影響鍋爐“四管"泄漏的一個重要因素。以下兩項不可忽視：一是焊接質量管理強化提高，焊接時嚴格執行焊接；二是嚴格按《火力發電廠金屬技術監督規程 》進行檢修。
五、嚴格控制系統和閥門內部的潔凈度
在安裝閥門過程中，造成閥門泄漏的主要原因是閥體及管道內的雜物，所以，在系統施工前，就必須*的清理閥體及管道內部的雜物灰塵，防止在系統中的雜物而造成的閥門內漏。特別是在鍋爐酸洗后，水冷壁下集箱及定期排污和臨爐加熱系統一次門前管道內的雜物非常的多，酸洗后，為了確保閥門的安全穩定運行，應反復對系統進行沖洗并嚴格按照規程要求的沖洗合格標準執行。另外，確保系統潔凈度的一個主要環節就是檢查水冷壁下集箱割手孔，并清理內部所有的雜質。
六、集中布置閥門及合理優化系統
集中布置汽水系統閥門不僅整潔美觀，而且便于運行人員的巡檢，者能夠讓巡查人員及時發現并處理閥門運行過程中出現的問題，有效地避免事態的擴大，阻止事故的發生。建議集中布置方式被用在鍋爐汽水系統閥門，分開布置方式則鍋爐排空氣系統與疏水系統上；還有，在安裝鍋爐雜項管道的過程中，應該合理優化部分疏水系統，低進、高出的安裝方式在部分大口徑閥門上建議被采用，不同壓力等級的疏水系統分別接入疏水母管中，以上的這些措施實施后，將能夠有效地避免管道及閥門泄漏事件的發生。
七、閥門堵漏的技術措施
根據電廠生產現場的實際情況，消除泄漏的方法有更換閥門填料、更換法蘭墊片、焊補孔洞或更換閥門的方法。對于那些生產運行中的在線閥門，堵漏的方法是運用注劑式帶壓堵漏技術對閥門實施帶壓堵漏，這些方法是目前治理閥門泄漏比較直接有效的一種技術手段。這個辦法不需要停機或者隔離系統，不必對系統進行泄壓，大量的能源和人力被節省下來，也大大減少了因設備隔離或停機而帶來的電量損失，降低了不必要的社會經濟損失和人的生命財產損失。
八、強調參加檢修與運行工作人員的責任心
發電公司機組鍋爐結束從水壓試驗開始至整套啟動后，運行人員和檢修人員要一直高度關注汽水系統閥門的運行情況，要有專人負責落實鍋爐每次點火啟動后的閥門的實際位置，特別是疏水、定排系統的電動閥門，常常因傳動裝置性能的局限性而辦沒有辦法實現全關狀態，等到遠方操作結束后，需要由運行人員及時就地手動校緊，閥門沖刷時間要盡可能的縮短，從根本上杜絕閥門因為沖刷而產生的泄漏。
九、結束語
鍋爐汽水系統在火力發電廠汽輪發電機組中有著不可估量的作用，尤其是鍋爐汽水系統閥門不嚴密，造成疏水管道彎管爆裂的事故頻繁發生，不僅給機組的安全、穩定運行帶來很大的影響，而且嚴重的危機現場工作管理人員的人身安全。
所以，如果發生閥門泄漏，必須強制停止運行發電機組，并派專家進行指導搶修，避免事態變得更加嚴重甚至不可控制。所以在施工過程中，制定合理的預防措施是十分必要的。與本文相關的論文有：礦山電動插板閥
下一篇：火力發電高溫高壓截止閥參數
