上海申弘阀门有限公司
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火力电厂锅炉蒸汽系统泄漏处理
上海申弘阀门有限公司
目前，我国火力发电基本上是以高参数、大容量的锅炉机组为主，这对锅炉及其附属系统设备的检修的质量要求是越来越高。上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀,气动截止阀,电动蝶阀,气动蝶阀,电动球阀,气动球阀,电动闸阀,气动闸阀,电动调节阀,气动调节阀，减压阀。水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。而且由于我国火电机组锅炉的型式非常的纷繁复杂，这更应该经常派专家到现场指导锅炉的检修，提高相关锅炉设备的可靠性安全性，使锅炉设备的寿命得以延长。火力发电厂锅炉机组检修的非常重要的内容是阀门和汽水管道系统，这与锅炉机组系统运行的经济性和安全性紧密相关，并且随着火力发电机组逐渐增大容量，高压阀门和汽水管道的检修质量的要求也越来越高。由于阀门的种类很多，锅炉机组范围内的阀门和汽水管道的检修工艺和相关质量要求是相当高的。据我所知，国内的发电厂在研发与火力发电厂使用的锅炉的时候，在对锅炉汽水系统的管道、阀门进行施工的过程中，都会提出严格把握好设计图纸会审的关卡，在阀门安装前的宏观检查及水压实验、控制系统及阀门内部的洁净度等都会做好严格预防措施，并且严格逐一落实。火力发电使用的燃烧锅炉、蒸汽轮机具有其特殊危险性。目前除了一些食品加工、资源回收焚化厂、石化工业在蒸馏过程可看到锅炉运作外，较少工程是以高温监控为诉求的。但焚化厂、食品加工及石化产业的锅炉温度也只在200到300摄氏度间，而发电锅炉因要产生大量蒸汽来推动汽轮机，锅炉温度高达1000摄氏度，是一个高风险的场所，因此它的燃烧过程与周边区域的安全管控是值得探讨的一门功课。
燃烧锅炉的结构特性与安全特殊性
我国火力发电厂以燃煤、燃重油为主。燃煤的中大型火电厂，一般采用煤粉炉。从其发电厂的结构看，其生产过程是将进厂的原煤经碎煤机破碎后以磨煤机磨成煤粉用热风吹送喷入锅炉炉膛，通过煤粉燃烧生成的高温热气加热炉膛内的水冷壁管、加热器管使锅炉产生高压蒸汽，然后经过烟道内的再热器、脱硫、空气预热后进入集尘器，清除烟气中的飞灰之后，通过烟囱排入大气。
淡化后的海水或江河湖泊的水经除氧处理后(纯水)被吸入锅炉炉膛内生成饱和蒸汽，然后再加热变成过热蒸汽，由蒸汽管送入汽轮机，使汽轮机内产生膨胀作用后运转带动发电。发电后水汽进入凝汽器凝结成水，经除氧后通过水泵、高压加热器再一次送入锅炉，循环运转进行锅炉燃烧发电。发电过程由于蒸汽和水的损失，还会补充由海水、江河水处理而得的纯水供给锅炉，而多余的冷却水或直接排放入海或江河湖泊，或在冷却塔水池中与大气进行热交换以循环利用(图1)。
通常火力发电厂依锅炉蒸汽压力分为低压电厂、中压电厂、高压电厂、超高压电厂、亚临界压力电厂和超临界压力电厂，一般的监控系统无法负担这种炉体的温度及压力的安全监控要求。燃烧锅炉若监控管理不善，将成为火力发电厂内zui大的安全隐忧。因此必须采用特殊的燃烧锅炉监控设备，除熟悉的影像监控外，还包含多项特殊的设备及炉膛监控系统，以确保火力发电厂的作业安全。
高温锅炉的安全问题有哪些?
燃烧锅炉是整个火力发电厂的核心，此处的环境结构复杂，由燃料系统、燃烧系统、汽水系统、电气系统及控制系统所组成，操作上极为繁杂，很容易产生一些安全作业与管理问题，这些问题大概有以下几项：
1.锅炉没有安装高低水位报警器和低水位连锁保护装置，由于水位不准确，造成缺水干烧，致使锅炉产生大量蒸汽，压力骤增，炉壁不能承受压力而爆炸;
2.缺乏针对高温锅炉的监控机制与设备，主控室无法掌握现场的运作状态;
3.炉体焊缝质量不良，使锅炉炉胆不能承受压力而造成爆炸;
4.安全关闭功能失效，在异常状态下无法起到安全告警或应有的隔离作用;
5.操作锅炉人员管制不良及不法上岗，造成事故发生;
6.燃烧锅炉区安全管理不善，忽视漏油、漏气安全管理，造成锅炉爆炸事故。
除了以上的安全作业与管理缺失问题之外，还必须注意以下在燃烧锅炉运作过程中容易产生的几个设备问题：
1.燃油式燃烧不稳时投油，产生负压即退出油枪，造成燃烧灭火情况;
2.锅炉操作投油控制不良，产生灭火情况;
3.运行给煤机要控制避免故障，防止锅炉灭火;
4.灭火后投油点火应如何控制送风问题;
5.锅炉灭火后减负荷的作业程序如何控制及监控;
6.低负荷运行时如何监控锅炉维持运行不影响安全;
7.锅炉设置防爆门的作用及监控;
8.锅炉运行中监控如何使用粉仓防止粉尘爆炸;
9.监控停止进水时如何保护省煤器维持安全;
10.监控过热器热水浸泡防止反冲洗的作用。
由以上这些专业的火力发电锅炉安全问题，可以看出单一的安全监控机制无法满足这些人员作业及设备安全的监控要求，以下我们看看有哪些解决方案与设备可以满足火力发电厂高温锅炉的安全监控需求。[nextpage]
燃烧锅炉区的安全监控解决方案
火力电厂的高温锅炉的安全监控解决方案，可从人员作业安全与设备运作监控二个方面来看，具体方案如下：
影像炉膛火焰监视系统
影像炉膛火焰监视系统(Furnace Surveillance System)是结合光学、机械、视频、通信和计算机等技术的一种特定监视监控系统，依据锅炉的特殊要求而专门设计，可用于燃煤、燃油、燃气等不同锅炉炉膛火焰的监视，分为内窥式、外部监看式两种，国内大部分两种都有采用，但以内窥式为多(图2)。耐高温针孔镜头采用上下转角设计，可以满足全炉膛火焰的监视的要求。内窥式使用电动推进装置将耐高温探头伸进炉内，具有欠压、超温和停电自动退出的自我保护功能;外部监看式采用固定安装的方式，无自动退出功能但有报警输出功能。通过使用上述设备，锅炉运行人员可在电厂监控室的监视器上对锅炉燃烧器点火、运行过程中火焰燃烧、灭火情况进行远程实时监视，实时发现火焰燃烧不*等危害锅炉的异常现象，再使用实时录像技术则更可以提供事故后的过程追踪及事实影像判断。
炉膛火焰监视系统又分为气冷与水冷式二种(图3)。气冷式一般体积小，运行可靠，安装维护也较方便。采用压缩空气冷却的方式，探头采用双层不锈钢材料，夹层通过压缩空气直接致冷，冷却压缩空气在前端形成风帘。内层压缩空气通过涡旋致冷器将空气冷却后对摄像机及镜头进行强制风冷，同时在前端喷出形成风帘;该系统可将摄像镜头直接伸入炉内观察炉内火焰形状、融熔物质等状况。水冷式也是采用双层不锈钢材料，夹层通过一定压力的冰冷纯水直接致冷，冷却压缩空气在摄像机前端形成风帘;内层水流采用涡旋致冷确保在300-1000摄氏度的炉外温度下工作;这种摄像机必须具有过滤红外线光线的功能，确保对火焰的监控内容不失真。
锅炉炉膛安全监控系统
锅炉炉膛安全监控系统(FSSS,Furnace Safequard Supervisory System)是一种利用PLC可程控界面与I/O 连结连动界面的设备监控系统，为保证锅炉安全运行的重要系统。采用独立测量的三取二逻辑判断方式，就是说当有一点或有二点故障时，系统会自动转为二选一或一个换一个的逻辑判断以维持系统监控的正常运作。FSSS具有防止火焰探头烧毁、污染、失灵及炉膛压力取样管堵塞的安全技术措施，并远程采集锅炉启动、运行及停止各个阶段的连续监测参数，根据设定的防止锅炉爆炸条件，不断进行采集数据的逻辑演算及判断;同时利用连动装置让锅炉燃烧设备按既定程序进行各种运作与危害侦测，并完成必要的调校与修正。
一、预防火力发电厂汽水阀门泄漏的重要性
汽轮发电机组是火力发电厂汽水系统及其重要的系统之一，机组投产后的各项经济指标能否达标直接依赖于该系统的设备选型、安装及运行优劣程度，尤其是对火电机组的水耗和煤耗影响zui为突出。当前，我国投入生产的火电机组因为汽水系统阀门的不严密而造成的疏水管道弯管爆裂的事故经常发生，这不仅是机组的安全、稳定运行受到了很大的影响，现场工作人员的人身安全受到严重的威胁。为了尽可能预防火力发电厂基建期间的汽水系统阀门的泄漏，火力发电单位在锅炉汽水系统管道、阀门的安装施工过程中，制定相应的合理的预防措施是十分必要的。
二、阀门泄漏的形式及其原因分析
阀门生产过程中铸造或锻造缺陷是引起阀体外漏的主要原因，例如：砂眼、气孔、裂纹等等，并且造成阀体泄漏的常见因素还有流体介质的冲刷和气蚀。zui容易发生泄漏的部位当然是阀门填料这个部位。它是因为逐渐减弱的填料接触压力，自身老化的填料，失去了弹性等诸多原因引起的。这个时候沿着填料与阀杆的接触间隙的压力介质就会向着外面泄漏，时间长了会把部分填料吹走和将阀杆冲刷出既定轨道，从而使泄漏渐渐扩大化。阀门的法兰密封由连接螺栓的预紧力保障着，通过垫片足够的密封比压达到后，密封压力流体介质的外泄就会被成功阻止。有很多的方面的原因导致法兰泄漏，比如密封垫片的压紧力不足，结合面的粗糙度不符合要求，垫片变形或者机械振动等都会引起密封垫片与法兰结合面密合不严从而发生泄漏。除此之外，造成法兰面不严密的密封而发生泄漏还有变形或伸长的螺栓，垫片老化，回弹力下降，龟裂等等。
三、汽水系统阀门泄漏的预防措施
阀门的选型对火电机组汽水系统的安全、稳定运行具有非常重要的作用，所以，在图纸会审的过程中，必须认真负责地核查各系统的阀门选型情况。如果锅炉汽包紧急放水系统内设计安装电动球阀时，没有设计安装节流阀，那么锅炉在运行的过程中，如出现汽包水位高等相关故障而需投入汽包紧急放水系统时，阀后管系的稳定性及阀门的严密性将会受到比较大的影响。如果锅炉设计利用定期排污系统进行锅炉带压放水时由于定期排污系统加装节流装置后无法实现锅炉带压放水，那么这就容易造成停运检修的锅炉受热面而产生腐蚀等化学反应，这使锅炉的使用寿命严重受到影响。在设备安装过程中，对设计、管材、制造和安装中常见的缺陷进行系统的分析，是有效预防爆管的前提条件。更重要的是，在安装工作中，应该采取积极有效的措施处理各种缺陷。加强锅炉汽水系统的监视，尽力保证汽水品质合格，发现汽水品质不良时应及时查明原因并处理，汽水品质严重恶化危及设备运行时应采取紧急措施直至停炉。另外，加强对锅炉的燃烧调整，合理配风，防止火焰偏斜、贴壁，燃烧器的投运停运注意对称、均匀，减小热偏差，防止受热面超温发生意外。
四、做好阀门安装前的宏观检查及水压试验工作
在安装阀门前，根据火电机组安装的相关验评标准的要求，相关专家宏观检查机组阀体的表面。坚决不允许在机电组系统中使用阀体缺陷超过规定的标准且没有严格按照规则章程要求进行*处理的阀门，尤其是严格核查阀门铭牌的参数及出厂合格证是否符合系统使用的要求，防止因阀门选型错误而造成事故的发生。根据相关规定，在安装阀门前，行1.25 倍的阀门设计压力的水压试验，水压试验方向为高进、低出必须严格执行，这些是要和操作必须有相关专家现场进行指导和监督，并且做好相关的记录工作，认真做到阀门管理的精细化。检修工艺的好坏也是影响锅炉“四管"泄漏的一个重要因素。以下两项不可忽视：一是焊接质量管理强化提高，焊接时严格执行焊接；二是严格按《火力发电厂金属技术监督规程 》进行检修。
五、严格控制系统和阀门内部的洁净度
在安装阀门过程中，造成阀门泄漏的主要原因是阀体及管道内的杂物，所以，在系统施工前，就必须*的清理阀体及管道内部的杂物灰尘，防止在系统中的杂物而造成的阀门内漏。特别是在锅炉酸洗后，水冷壁下集箱及定期排污和临炉加热系统一次门前管道内的杂物非常的多，酸洗后，为了确保阀门的安全稳定运行，应反复对系统进行冲洗并严格按照规程要求的冲洗合格标准执行。另外，确保系统洁净度的一个主要环节就是检查水冷壁下集箱割手孔，并清理内部所有的杂质。
六、集中布置阀门及合理优化系统
集中布置汽水系统阀门不仅整洁美观，而且便于运行人员的巡检，者能够让巡查人员及时发现并处理阀门运行过程中出现的问题，有效地避免事态的扩大，阻止事故的发生。建议集中布置方式被用在锅炉汽水系统阀门，分开布置方式则锅炉排空气系统与疏水系统上；还有，在安装锅炉杂项管道的过程中，应该合理优化部分疏水系统，低进、高出的安装方式在部分大口径阀门上建议被采用，不同压力等级的疏水系统分别接入疏水母管中，以上的这些措施实施后，将能够有效地避免管道及阀门泄漏事件的发生。
七、阀门堵漏的技术措施
根据电厂生产现场的实际情况，消除泄漏的方法有更换阀门填料、更换法兰垫片、焊补孔洞或更换阀门的方法。对于那些生产运行中的在线阀门，堵漏的方法是运用注剂式带压堵漏技术对阀门实施带压堵漏，这些方法是目前治理阀门泄漏比较直接有效的一种技术手段。这个办法不需要停机或者隔离系统，不必对系统进行泄压，大量的能源和人力被节省下来，也大大减少了因设备隔离或停机而带来的电量损失，降低了不必要的社会经济损失和人的生命财产损失。
八、强调参加检修与运行工作人员的责任心
发电公司机组锅炉结束从水压试验开始至整套启动后，运行人员和检修人员要一直高度关注汽水系统阀门的运行情况，要有专人负责落实锅炉每次点火启动后的阀门的实际位置，特别是疏水、定排系统的电动阀门，常常因传动装置性能的局限性而办没有办法实现全关状态，等到远方操作结束后，需要由运行人员及时就地手动校紧，阀门冲刷时间要尽可能的缩短，从根本上杜绝阀门因为冲刷而产生的泄漏。
九、结束语
锅炉汽水系统在火力发电厂汽轮发电机组中有着不可估量的作用，尤其是锅炉汽水系统阀门不严密，造成疏水管道弯管爆裂的事故频繁发生，不仅给机组的安全、稳定运行带来很大的影响，而且严重的危机现场工作管理人员的人身安全。
所以，如果发生阀门泄漏，必须强制停止运行发电机组，并派专家进行指导抢修，避免事态变得更加严重甚至不可控制。所以在施工过程中，制定合理的预防措施是十分必要的。与本文相关的论文有：矿山电动插板阀
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