660MW超超临界机组 直流锅炉热炉放水水冷壁振动的分析及防治

660MW超超临界机组 直流锅炉热炉放水水冷壁振动的分析及防治

杨艳龙 ,周立

陕西商洛发电有限公司.陕西.商洛  726000

［摘   要］锅炉热炉快速放水余热烘干法，是锅炉短期停运中简单实用的保养方法，在火电厂广泛应用。陕西商洛发电有限公司2×660MW超超临界机组#2锅炉热炉放水时出现锅炉水冷壁振动大的现象，通过采取分离器出口压力0.8MPa，控制混合集箱温度上升幅度及分段放水等措施后，有效地消除了锅炉热炉放水中的振动问题以及防止水冷壁出现局部开裂的现象，提高了锅炉的安全性。

［关 键 词］660MW超超临界机组；热炉放水；振动；分段放水；

陕西商洛发电有限公司一期2×660MW机组，锅炉为东方锅炉股份有限公司设计制造的型号为DG1950/29.3-Ⅱ2超超临界参数变压运行直流炉，锅炉过热器出口设计压力29.3MPa，省煤器进口设计压力33.3MPa，再热器出口设计压力5.99MPa。最大连续蒸发量为1950t/h，额定蒸发量为1859.7t/h，额定主蒸汽温度为605℃、再热蒸汽温度623℃。炉膛宽度为22.1624m，深度为16.9808m，高度为68m，整个炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛由下部螺旋水冷壁和上部垂直水冷壁组成，两者间由过渡水冷壁和混合集箱转换连接，炉膛角部为圆弧过渡结构，炉膛冷灰斗的倾斜角度为55°，除渣口的喉口宽度为1.2432m。

陕西商洛发电有限公司#2锅炉带压放水过程中，螺旋水冷壁区域出现异常振动，通过采取降低锅炉放水压力与关小放水电动门来降低放水流量的措施，仍无法消除水冷壁出现的振动现象，这将造成水冷壁管焊接处与水冷壁下联箱分配管焊口开裂，严重影响锅炉安全运行，因此本文将对此问题进行深入探讨。

一、原因分析

锅炉正常停运后，送、引风机运行并以30%额定风量吹扫10min后执行闷炉操作，无检修工作不进行自然通风。锅炉汽水分离器出口压力降至1MPa或分离器壁温180℃时，进行热炉带压放水，主蒸汽压力降至0.2MPa开启锅炉排空气门，待锅炉放水完毕24小时后关闭锅炉排空门及放水门密闭。锅炉带压放水时，#1炉螺旋水冷壁无振动现象，#2炉螺旋水冷壁振动声音巨大，通过调取DCS画面温度测点与压力测点并对比#1、#2炉发现，#2锅炉放水时锅炉中间混合集箱温度有明显上升趋势，温度最高上升48.3℃，而#1炉放水过程中并无明显上升趋势（数据详见图1-1、1-2）。

表1：#1、2锅炉热炉带压放水参数

图1-1：#1锅炉带压放水曲线

图1-2：#2锅炉带压放水曲线

1、从图1-1和1-2对比可知，在进行#1锅炉热炉带压放水时，螺旋水冷壁管壁温度在180℃左右，#2锅炉热炉带压放水，螺旋水冷壁管壁温度100℃左右，随后在开启放水时，螺旋水冷壁温度急剧上升，这是由于在#2锅炉热炉带压放水时，垂直水冷壁区域及启动系统高温蒸汽、水进入低温区域的螺旋水冷壁，造成螺旋水冷壁区域冷热水混合、管壁迅速升温，引起螺旋水冷壁区域剧烈振动，所测振动声音大约为90分贝。

2、#2锅炉热炉带压放水时，引起管道中流动的工质压力发生反复、周期性的急剧变化，垂直水冷壁高温水、蒸汽由于迅速汽化形成汽泡，汽泡随螺旋水冷壁内的水快速下降，到达螺旋水冷壁某一区域时破裂，导致水击现象。

3、#2锅炉带压放水时，炉水在管道内由于压力与温度变化，部分管道内产生汽泡，汽泡随着水流在水冷壁某区域受压力减小而破裂产生振动，由于多根水冷壁管存在汽泡产生共振，造成水冷区域出现较大振动。

4、#2锅炉带压放水过程中，开启水冷壁下联箱放水电动门时，由于压力与水冷壁水突然流动使整个水冷壁内的水产生脉动现象，造成水冷壁区域振动。

分析认为，#2锅炉放水时振动主要原因为螺旋水冷壁区域锅炉人孔门漏风、炉底水封效果差、保温效果差等原因，造成锅炉螺旋水冷壁区域温降较#1炉明显偏大，待锅炉达到热炉放水时，垂直水冷壁区域的热水、热汽与炉内压力突降汽蚀产生的汽泡进入螺旋水冷壁区域造成螺旋水冷壁区域管壁温度突升、冷热水混合，汽泡随着压力变化破裂，而导致螺旋水冷壁区域管道振动。

二、防治措施及治理方案

1、防治措施

#2锅炉带压放水汽水分离器压力降至0.6MPa，采取分段放水，首先开启螺旋水冷壁中间混合集箱疏放水电动、水平烟道底部联箱水放水电动门，待垂直水冷壁区域放水完毕与中间混合集箱处温升变化趋势平缓后开启锅炉螺旋水冷壁下联箱疏放水门，根据图1-2温度变化趋势确定下联箱放水电动门开启时间为热炉放水开始1小时后。水冷壁下联箱放水电动门开启后， 开启361阀前电动门暖管20min后对锅炉启动系统放水，锅炉主蒸汽压力降至0.2Mpa时，开启锅炉排空门。采取此方法，#2锅炉在热炉放水过程中未发生水冷壁区域振动现象，为改善热炉放水保养效果，将放水时汽水分离器压力提升至0.8MPa，未发生振动现象，所测量的声音在50分贝左右，远小于治理前放水振动声音。

2、治理方案

1）锅炉运行中，对#2锅炉炉底水封密封效果、锅炉水冷壁区域人孔门漏风及锅炉本体保温效果等进行检查确认无漏风现象，如发现存在漏风现象应及时进行治理。

2）锅炉运行中，对#1、2锅炉螺旋水冷壁区域保温外壳进行测温对比，对保温异常偏高区域进行保温材质及保温厚度检查，并针对性进行治理。

三、结论

1、#2锅炉停运后，由于锅炉汽水系统疏放水门严密程度不同、锅炉水冷壁区域人孔门及炉底水封严密程度存在差异，可适当降低热炉放水压力，可减小锅炉放水的水冷壁振动。

2、#2锅炉水冷壁振动原因是垂直水冷壁区域的热水、热汽与炉内压力突降汽蚀产生的汽泡进入螺旋水冷壁区域造成螺旋水冷壁区域，螺旋水冷壁区域管壁温度突升、冷热水混合、汽蚀汽泡随着压力变化破裂，产生螺旋水冷壁区域管道振动，因此提出采用“分段法”放水，可有效消除放水时水冷壁振动现象。

［参 考 文 献］

［1］陈福江、陈盛广、王军民，某135MW机组主蒸汽管道振动的原因分析及对策[J].2020.40(3)；

［2］徐贻康.700MW机组锅炉热炉放水时锅炉振动大的原因分析及治理.[B].2013;

［3］李文美.机械振动[M].北京：科学出版社.1985