1、鍋爐排污系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題
1.1定期排污擴(kuò)容器超壓和排汽帶水嚴(yán)重
目前大多數(shù)定期排污擴(kuò)容器未裝壓力表，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法得知擴(kuò)容器內(nèi)具體壓力數(shù)值，但與定期排污擴(kuò)容器連接的管道法蘭墊片（按PN1.0設(shè)計(jì)，即公稱(chēng)壓力為1.0MPa）經(jīng)常被“吹開(kāi)”，引起泄漏。另外定期排污擴(kuò)容器的排汽攜帶水現(xiàn)象也很普遍。有的電廠由于排汽管布置高度較低，又因排汽攜帶大量的濕蒸汽和汽霧狀的水滴，定期排污擴(kuò)容器排汽區(qū)域如降細(xì)雨，大量的濕蒸汽和汽霧狀的水滴被鍋爐的一次風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口吸人，對(duì)鍋爐制粉系統(tǒng)的設(shè)備和管路等造成不良影響。如果是在冬季，排汽所到的建筑物屋面以及主廠房后地面形成較大范圍的結(jié)冰，厚度達(dá)300～400mm。
這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是運(yùn)行方式與設(shè)計(jì)意圖有一定的差距。例如鍋爐放水閥門(mén)（在水冷壁下聯(lián)箱或下降管上）原設(shè)計(jì)僅為鍋爐停爐放水用，在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)不應(yīng)開(kāi)啟，否則排水量相當(dāng)大，而運(yùn)行人員為了保證鍋爐水質(zhì)經(jīng)常開(kāi)啟，這樣勢(shì)必造成大量汽水進(jìn)入定期排污擴(kuò)容器，使其超壓和排汽帶水現(xiàn)象嚴(yán)重。另外有的國(guó)外公司規(guī)程規(guī)定，鍋爐定期排污系統(tǒng)只允許在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，即在適當(dāng)?shù)腻仩t壓力下投入，這一壓力應(yīng)由鍋爐廠或電廠確定。如華能大連電廠二期工程規(guī)定，定期排污擴(kuò)容器只能在鍋爐排污壓力小于6. 995 MPa(1000 PSI)時(shí)投運(yùn)。原因是B&W公司認(rèn)為鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)連續(xù)排污系統(tǒng)已經(jīng)能保證爐水合格，勿需再投定期排污系統(tǒng)，以免破壞鍋爐的水循環(huán)；但是有的電廠為了保證爐水品質(zhì)，規(guī)定正常運(yùn)行時(shí)每24 h或48 h投運(yùn)1次定期排污系統(tǒng)，而每次開(kāi)啟排污閥的時(shí)間也各不相同，有的為30s，有的達(dá)2 min，排污量難以準(zhǔn)確控制。根據(jù)運(yùn)行人員的估計(jì)，每一次的排污量可能在10～40 t。當(dāng)定期排污擴(kuò)容器排汽帶水時(shí)，電廠往往采取加裝汽水分離器的措施來(lái)解決，使排汽帶水減少，但這樣就增加了排汽阻力，使得排汽不暢，引起定期排污擴(kuò)容器超壓，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成汽水分離器爆炸。
通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有的電廠由于某些原因不投運(yùn)連續(xù)排污擴(kuò)容器，而是利用旁路將其與系統(tǒng)隔離，將連續(xù)排污水直接排入定期排污擴(kuò)容器。首先這將影響電廠運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性，雖然連續(xù)排污水量不大，但長(zhǎng)期運(yùn)行所造成的浪費(fèi)也是很可觀的；另外連續(xù)排污水直接排人定期排污擴(kuò)容器，沒(méi)有經(jīng)過(guò)連續(xù)排污擴(kuò)容器的一次擴(kuò)容，會(huì)造成定期排污擴(kuò)容器過(guò)負(fù)荷，引起超壓和排汽帶水。對(duì)于600 MW機(jī)組配套的鍋爐排污系統(tǒng)，如果按照原蘇聯(lián)推薦的定期排污擴(kuò)容器蒸發(fā)強(qiáng)度為2000m3/(h．m3)計(jì)算，定期排污擴(kuò)容器容積為37.5 m3，一般不會(huì)造成擴(kuò)容器超壓和排汽帶水現(xiàn)象。如果按美國(guó)通用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所推薦的蒸汽離開(kāi)液面速度2. 44 m/s進(jìn)行計(jì)算，選用DP- 11.3型定期排污擴(kuò)容器（容積為11.3m3）即可以滿足要求，但排汽帶水現(xiàn)象卻時(shí)有發(fā)生。由此可見(jiàn)原蘇聯(lián)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏于保守，目前國(guó)內(nèi)1025 t/h及以上鍋爐排污系統(tǒng)已不按原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。
1.2汽包事故放水管道設(shè)置多余
汽包事故放水管道從功能上講是為保護(hù)鍋爐安全運(yùn)行而設(shè)置的，不屬于鍋爐排污系統(tǒng)。汽包事故放水一般都排到定期排污擴(kuò)容器，因此對(duì)鍋爐排污系統(tǒng)的安全運(yùn)行有很大影響。是否設(shè)置汽包事故放水管道一直是有爭(zhēng)議的問(wèn)題，我國(guó)《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第178條規(guī)定：“額定蒸汽壓力大于或等于3.8 MPa的鍋爐應(yīng)在鍋筒的最低水位和正常水位之間接出事故放水管，放水管上應(yīng)裝閥門(mén)，一旦發(fā)生滿水以便及時(shí)放水，此閥門(mén)在鍋爐運(yùn)行時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。”在《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(DL5000-1994)中也規(guī)定“定期排污擴(kuò)容器的容量應(yīng)考慮鍋爐事故放水的需要”。如果按上述規(guī)定執(zhí)行，那么1 025 t/h鍋爐定期排污擴(kuò)容器的容積將達(dá)到70m3，這個(gè)結(jié)果是很難接受的。
目前國(guó)內(nèi)有的電廠設(shè)置汽包事故放水管道，有的沒(méi)設(shè)。例如雙遼發(fā)電廠，鍋爐配置了汽包事故放水管道(DN100)。為了避免鍋爐在BMCR工況下排水量過(guò)大，在定期排污擴(kuò)容器入口處裝設(shè)了節(jié)流孔板來(lái)限制流量，以避免由于定期排污擴(kuò)容器容積過(guò)小造成的影響。原設(shè)計(jì)的事故放水操作方式為運(yùn)行人員在控制室遙控開(kāi)啟和關(guān)閉事故放水管道上的電動(dòng)閥，現(xiàn)已將這部分控制納入汽包水位自動(dòng)控制系統(tǒng)中。當(dāng)出現(xiàn)“高一高”水位信號(hào)時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，在“正常”水位時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。但是自1、2號(hào)機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，由于鍋爐水位控制系統(tǒng)運(yùn)行正常，而且調(diào)節(jié)靈敏，鍋爐在BMCR或其它負(fù)荷工況下事故放水管道投運(yùn)的情況很少，僅在鍋爐啟動(dòng)期間，特別是受鄰爐蒸汽加熱的影響，汽包水位波動(dòng)較大，事故放水管道曾經(jīng)投運(yùn)過(guò)。又如鐵嶺發(fā)電廠也裝設(shè)了汽包事故放水管道，按照美國(guó)CE公司的經(jīng)驗(yàn)及當(dāng)時(shí)自動(dòng)化的水平，原引進(jìn)技術(shù)中并沒(méi)有鍋爐汽包事故放水管道，鍋爐制造廠在國(guó)產(chǎn)化的系統(tǒng)圖中，按照以往的習(xí)慣增加了事故放水管道，而對(duì)于事故放水量又提不出具體數(shù)值，其管道卻設(shè)計(jì)為DN100。按此通流面積計(jì)算，在臨界流速下的放水量是相當(dāng)大的；如果以此計(jì)算定期排污擴(kuò)容器的容積也是相當(dāng)大的，是不經(jīng)濟(jì)的。
另外有的電廠沒(méi)有裝設(shè)汽包事故放水管道，例如哈爾濱第三發(fā)電廠3、4號(hào)鍋爐均未裝設(shè)汽包事故放水管道，在啟動(dòng)期間電廠利用前水壁下聯(lián)箱鍋爐疏水管道閥門(mén)的開(kāi)啟來(lái)維持汽包水位。華能大連電廠二期工程也沒(méi)有裝設(shè)汽包事故放水管道，但在汽包的每根下降管道上裝設(shè)了DN50的啟動(dòng)及停爐用的放水管道，設(shè)置了1個(gè)電動(dòng)截止閥，又稱(chēng)之為“水位保持閥”。B&W公司的規(guī)程規(guī)定：只允許流量在鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的30%下開(kāi)啟放水管道，并排人定期排污擴(kuò)容器，目的是在鍋爐啟動(dòng)時(shí)，維持汽包水位，同時(shí)在停爐時(shí)用作鍋爐放水。
2、運(yùn)行方面應(yīng)采取的措施
a．連續(xù)排污擴(kuò)容器應(yīng)該按規(guī)定投入運(yùn)行。首先連續(xù)排污是排除汽包鹽段含鹽量較大的爐水，以保證新蒸汽的品質(zhì)即含鹽量不超標(biāo)；而定期排污主要目的是排除積存在水冷壁下聯(lián)箱內(nèi)的雜物。兩者的目的并不完全相同，不能相互替代。
b．定期排污應(yīng)該在較低的鍋爐負(fù)荷和壓力下投用，電廠應(yīng)該結(jié)合鍋爐制造廠的規(guī)定確定定期排污時(shí)鍋爐的最大壓力和排污程序，從而保證鍋爐最佳的水循環(huán)。
c．應(yīng)規(guī)定在機(jī)組運(yùn)行時(shí)不允許用水冷壁下聯(lián)箱放水閥來(lái)調(diào)節(jié)汽包水位，以防止大量排污水進(jìn)入定期排污擴(kuò)容器，使其超壓和排汽嚴(yán)重帶水。
d．應(yīng)在定期排污擴(kuò)容器上裝設(shè)就地壓力表。為了便于運(yùn)行監(jiān)視，其上應(yīng)加裝就地壓力表。
e．對(duì)于已裝設(shè)汽包事故放水管道的鍋爐，從運(yùn)行情況看，汽包事故放水管道只是在啟動(dòng)期間用于調(diào)節(jié)汽包水位，正常運(yùn)行時(shí)從未使用；而沒(méi)有裝設(shè)的鍋爐，應(yīng)考慮用其它措施來(lái)滿足啟動(dòng)期間調(diào)節(jié)汽包水位的需要，保證鍋爐的安全運(yùn)行。
3、設(shè)計(jì)方面的建議
a．定期排污擴(kuò)容器的容積應(yīng)適當(dāng)加大 定期排污擴(kuò)容器內(nèi)部斷面蒸汽流速均按2. 44 m/s的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，普遍存在排汽帶水現(xiàn)象，由此推斷美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的流速應(yīng)該是上限，實(shí)際設(shè)計(jì)選擇時(shí)取值應(yīng)小于該值。如哈爾濱第三發(fā)電廠4號(hào)爐根據(jù)計(jì)算選用定期排污擴(kuò)容器容積為19.54 m3，其內(nèi)徑為1.8 m，總長(zhǎng)度約8m，液面表面積約12.29m2（原3號(hào)爐采用DP-11.3型擴(kuò)容器，容積為11.3m3，液面表面積約8. 46m2）。
b．提高定期排污擴(kuò)容器進(jìn)水接口處法蘭的壓力等級(jí)定期排污擴(kuò)容器進(jìn)水接口處法蘭的壓力等級(jí)一般設(shè)計(jì)為PNl.O，計(jì)算發(fā)現(xiàn)在定期排污擴(kuò)容器進(jìn)水接口處法蘭的壓力均高于1.0MPa。《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》(DI。/T5054 -1996)中規(guī)定：“鍋爐排污管道排污閥門(mén)后管道設(shè)計(jì)壓力，在鍋爐壓力大于10. 301 MPa時(shí)取6.2 MPa”，因而提高定期排污擴(kuò)容器進(jìn)水接口處法蘭的壓力等級(jí)是必要的。
c．加大排汽管道管徑 對(duì)于600 MW機(jī)組配套的DP-11.3型定期排污擴(kuò)容器的排汽管道原為DN500，在加大定期排污擴(kuò)容器容積后將排汽管道改為DN600，以防止定期排污擴(kuò)容器超壓。
d．定期排污擴(kuò)容器加裝汽水分離裝置對(duì)于建在北方寒冷地區(qū)的電廠，建議定期排污擴(kuò)容器加裝汽水分離裝置，并且排汽管道上的汽水分離器應(yīng)按壓力容器設(shè)計(jì)，即取用與定期排污擴(kuò)容器一致的設(shè)計(jì)壓力，避免啟動(dòng)或試運(yùn)時(shí)排汽帶水，對(duì)電廠的運(yùn)行環(huán)境造成不利影響。
e．合理設(shè)計(jì)定期排污擴(kuò)容器人口處裝設(shè)的節(jié)流孔板通徑 宜以正常運(yùn)行工況下擴(kuò)容器接受的排水量來(lái)選定定期排污擴(kuò)容器的容積，反算節(jié)流孔板的通徑，以避免通流量過(guò)大，危及定期排污擴(kuò)容器的安全，并且計(jì)算后的限制流量應(yīng)得到鍋爐制造廠的認(rèn)可。
f．裝設(shè)汽包事故放水管道需設(shè)節(jié)流裝置 這樣做的目的是避免排放量過(guò)大引起汽包水位急劇下降和定期排污擴(kuò)容器超壓，同時(shí)也限制定期排污擴(kuò)容器的容積。
無(wú)論是汽包事故放水、下降管或下聯(lián)箱放水還是定期排污，其設(shè)計(jì)條件的選取，設(shè)計(jì)部門(mén)宜與鍋爐廠詳細(xì)討論后落實(shí)。對(duì)自然循環(huán)的汽包鍋爐建議保留汽包事故放水管道，但應(yīng)與鍋爐制造廠協(xié)商，認(rèn)定設(shè)置事故放水的設(shè)計(jì)意圖，規(guī)定其具體功能及應(yīng)用于何種運(yùn)行工況；同時(shí)，制造廠應(yīng)提出事故放水相應(yīng)的流量、壓力、溫度等參數(shù)。另外，事故放水電動(dòng)閥的控制宜設(shè)計(jì)成全行程遙控調(diào)節(jié)，即在控制室由運(yùn)行人員手動(dòng)遙控而非自動(dòng)，即不納入汽包水位自動(dòng)控制系統(tǒng)中。這樣可以通過(guò)監(jiān)視汽包水位報(bào)警信號(hào)來(lái)判斷是否應(yīng)進(jìn)行階段性放水，以免出現(xiàn)汽包虛假水位時(shí)導(dǎo)致該系統(tǒng)誤動(dòng)，同時(shí)對(duì)定期排污擴(kuò)容器系統(tǒng)也是安全的。
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