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超超臨界機組直流鍋爐水冷壁節流孔圈結垢的化學清洗(一)

王留存 李愛兵 盛寶新 田民格

欣格瑞（山東）環境科技有限公司 山東嘉祥經濟技術開發區   272415）

摘要: 為了滿足超超臨界鍋爐的汽水特性、工質流速特點，越來越多的鍋爐廠商制造的超超臨界鍋爐在與水冷壁、過熱器、再熱器集箱相連接的管屏上配備了直徑Φ7-Φ27.4不等的節流孔圈，以達到平衡工質溫度、熱偏差、脈動，控制各回路流量，保證合理的質量流速和出口溫度的均勻性。但由于節流孔圈結構特點，其小孔附近很容易聚集污垢，影響給水流量，降低了水冷壁冷卻效果，從而引起管壁超溫，導則爆管事故的發生，本文以湖北西塞山發電有限公司#3、#4鍋爐節流孔圈的化學清洗工程為例，介紹了節流孔圈結垢原因、結垢危害、垢質分析、化學清洗方法及優點，為解決超超臨界鍋爐節流孔圈結垢問題提供參考。

關鍵詞：節流孔圈；爆管；結垢原因；垢質分析；化學清洗

中圖分類號： TK227.3       文獻標識碼：B

一 概述

湖北西塞山發電有限公司2×660MW鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產的超超臨界參數變壓運行直流鍋爐，采用Ⅱ型布置、單爐膛、改進型低NOX分級送風燃燒系統、墻式切圓燃燒方式，爐膛采用內螺紋管垂直上升膜式水冷壁、帶再循環泵的啟動系統、一次中間再熱。鍋爐采用平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊機構。鍋爐型號：HG—2098/26.15—YM3。

西塞山發電有限公司#3機組投產運行已有4年時間，#3機組投產后一年水冷壁超溫頻繁，2012年6月#3機組大修水冷壁酸洗后情況較好，半年后又開始超溫，2013年至今水冷壁超溫頻繁，目前需檢修人員經常用氣槍敲打才能勉強維持水冷壁正常運行；#4鍋爐雖然投產運行不久，但機組試運行期間及投產運行后水冷壁管同樣存在超溫現象，且給水品質一直差強人意。

二 原因分析

#3機組小修時，割取一段水冷壁管，沿節流孔板焊縫兩側鋸開，發現節流孔孔壁上生長有黑色垢樣，進水側較多，出水側較少，最大處厚度約為3mm，使節流孔實際流通面積大大減少。外管檢查，該垢樣呈凸起狀，結合致密，不像節流孔板的腐蝕產物，應為爐水中氧化鐵的結晶產物，欣格瑞（山東）環境科技有限公司化驗室通過垢樣分析化驗，也證實污垢成分主要為Fe₂O₃和Fe₃O₄，同時含有少量的si和Ca。分析原因認為：①鍋爐爐水中鐵的氧化物主要以膠態氧化鐵存在，還有呈溶解態的鐵離子和少量細微顆粒狀的氧化鐵沉積，上述物質隨爐水流經節流孔板時，由于孔內外流速變化，孔板上端出現湍流，流速的急劇變化為顆粒相互碰撞提供了條件，碰撞使顆粒聚合并最終在孔板邊緣著床，形成堵塞，這也就是‘小孔效應’。②由于節流孔圈前后流體速度梯度變化大，會在孔圈處產生電位差，經過孔圈的高速水流含有鐵離子，由于鐵離子具有電位效應，容易在孔圈處聚集，并逐步堵塞節流孔，從而影響流通面積，引發管壁因超溫而爆管。

#4機組小修時，割取一段水冷壁管，沿節流孔板焊縫兩側鋸開，發現節流孔孔板沒有發生銹蝕現象，而孔板上沉積有色澤灰暗、垢質疏松呈分散狀，垢物以很細微的顆粒物為主，應該是爐水所攜帶的雜質短期內聚合而成，欣格瑞（山東）環境科技有限公司通過垢樣分析化驗，污垢成分主要為Fe₂O₃和Fe₃O₄。分析原因認為：節流孔板上的疏松污垢主要來源于鍋爐安裝時的清洗不徹底而遺留的節流孔毛刺、機械加工時遺留的鐵屑、火焰切割的鐵水滴凝片、安裝時的焊接材料等，在鍋爐吹管的作用下，上述雜物逐漸離開基體而隨蒸汽流動在節流孔處聚集，在加上后期爐水中的鐵離子沉積，逐步堵塞節流孔，從而影響流通面積，引發管壁因超溫而爆管。

因兩臺鍋爐水冷壁管節流孔圈處或多或少沉積有氧化鐵垢，為保證給水加氧處理的效果，避免鍋爐在加氧開始前或加氧期間發生因結垢而產生的爆管事故，降低因爆管而引發的安全風險和停機檢修而造成的經濟效益，西塞山發電公司決定在機組加氧處理之前，委托欣格瑞（山東）環境科技有限公司用復合酸對鍋爐水冷壁節流孔圈做浸泡清洗，為機組盡快實行給水加氧處理奠定良好的基礎。