火電廠排汽管道用疏水盤應(yīng)用探討

馬為孝

(江蘇省連云港亨泰電力設(shè)備有限公司，江蘇連云港 222022)

1 概述

火力發(fā)電廠中使用有汽輪機(jī)、鍋爐等熱能動(dòng)力設(shè)備及保證設(shè)備安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的保護(hù)裝置安全閥。在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，有部分多余蒸汽(乏汽)要通過(guò)排汽管道或安全閥對(duì)空直接排放，由于對(duì)空排放的氣體多為高溫高壓蒸汽，流速高、能量大，氣流所產(chǎn)生的動(dòng)力性噪聲，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國(guó)家《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定數(shù)值，為此必須在排汽管道末端加裝各種形式的排汽消聲器，來(lái)抑制、轉(zhuǎn)移、吸收多余的噪聲，使之達(dá)到環(huán)保要求。

2 工作機(jī)理

排汽消聲器在投運(yùn)前必須正確安裝，其通過(guò)自身的耳(支)座與鋼結(jié)構(gòu)體(鍋爐房鋼梁、架;車間墻壁等)之間形成剛性連接。蒸汽由排汽管道流入消聲器本體擴(kuò)容降壓后，直接排入大氣中，而所排放的蒸汽大多為高溫高壓過(guò)熱(飽和)氣體，排汽管道所使用的材料多為優(yōu)質(zhì)碳素鋼管或低合金高強(qiáng)度鋼管，而且排汽管道較長(zhǎng)，整個(gè)管系在上述工作條件下將產(chǎn)生很大的位移，這樣在連接消聲器與排汽管道之間，必須設(shè)有位移補(bǔ)償裝置，來(lái)吸收管系的水平、垂直方向上的熱位移，使管系不因消聲器的安裝而受到額外載荷，以保證排汽管道在熱能工作下的安全性;同時(shí)將排汽時(shí)產(chǎn)生的疏水及時(shí)排出管外。而傳統(tǒng)的補(bǔ)償器在此條件下顯然不適用，必須使用火力發(fā)電廠汽水管道零部件典型設(shè)計(jì)中管道雜項(xiàng)組件排汽管道用疏水盤。該部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積也不大，可按進(jìn)、出口管徑直接選用，但在工程實(shí)踐中，出現(xiàn)了不少因選、使用疏水盤不當(dāng)而引發(fā)的安全生產(chǎn)事故，在此作以總結(jié)，以利于工程借鑒。

3 工程實(shí)例

3.1 案例一

2007年7月，河南某煤化工有限公司熱電分公司新上3臺(tái)25MW抽汽凝氣式汽輪機(jī)組，配套主蒸汽為9.8MPa、540℃、130t/h循環(huán)流化床鍋爐，其集汽集箱上設(shè)置有生火排汽消聲器、安全閥排汽消聲器各1臺(tái)及與之相配套的疏水盤。機(jī)組在試運(yùn)行調(diào)試過(guò)程中，發(fā)生了生火排汽消聲器進(jìn)汽管前疏水盤爆裂的生產(chǎn)事故。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，發(fā)現(xiàn)此處疏水盤，下筒體底板與Φ133×10排汽鋼管焊縫處已被蒸汽沖開(kāi)，向下移動(dòng)約300mm后空套在Φ133×10鋼管上，下筒體也被蒸汽沖裂，表面均是裂縫。疏水盤上半部分基本完好無(wú)損，管道上的保溫材料也被蒸汽吹開(kāi)，散落在鍋爐房最高層維護(hù)平臺(tái)上。

130t/h循環(huán)流化床鍋爐消聲器結(jié)構(gòu)為阻、抗復(fù)合型，按 9.8MPa、540℃、70t/h 蒸汽，接管為 Φ133×10，材質(zhì)為12Cr1MoVG來(lái)設(shè)計(jì)制造，經(jīng)一、二級(jí)控、擴(kuò)流管降壓后，阻力約為0.3MPa，消聲器本身設(shè)計(jì)無(wú)問(wèn)題;而疏水盤進(jìn)、出口管均為Φ133×10，材質(zhì)12Cr1MoVG，上下筒體為插入式連接，周邊留有5mm游隙，Φ133進(jìn)出口管端之間相距約250mm。

這種結(jié)構(gòu)形式的疏水盤雖然解決了排汽管道水平、豎直兩方向上熱位移，但鍋爐生火過(guò)程中經(jīng)閥門來(lái)的9.8MPa、540℃、70t/h過(guò)熱蒸汽，通過(guò)疏水盤下部Φ133進(jìn)口鋼管管端時(shí)，由于上下兩管端處留有一定的距離空間，一部分蒸汽向上流入消聲器內(nèi)，但另一部分蒸汽在此處瞬間擴(kuò)容膨脹，流速有所降低，內(nèi)外筒體周邊的環(huán)縫處有大量蒸汽向外噴出，形成相當(dāng)大的向外反推作用力，當(dāng)超過(guò)疏水盤材料的強(qiáng)度極限時(shí)，就出現(xiàn)了上面所述的焊縫、筒體開(kāi)裂現(xiàn)象。改造措施:將此處疏水盤取消，直接把上下Φ133排汽鋼管端口對(duì)焊;將原安裝在鍋爐房頂部鋼梁上的消聲器，由剛性固定式改為彈性吊架式。再次點(diǎn)火投運(yùn)，機(jī)組運(yùn)行正常，蒸汽經(jīng)消聲器排放后，噪聲控制水平也達(dá)到了原設(shè)計(jì)要求。

3.2 案例二

2011年12月山西某熱電公司2臺(tái)3.82MPa、450℃、220t/h鍋爐技改工程，鍋爐排汽管上設(shè)置有2臺(tái)生火排汽消聲器及疏水盤。消聲器為不銹鋼小孔噴注型，疏水盤由承建公司提供。在鍋爐試運(yùn)行時(shí)，發(fā)生了疏水盤上蓋板脫離排汽鋼管，擊穿爐房頂棚，飛落在地面上的生產(chǎn)事故。

小孔型消聲器按蒸汽 3.82MPa、450℃、50t/h流量，接管Φ273×8 20G來(lái)設(shè)計(jì)制造，控流管通流面積足夠，排汽時(shí)阻力約為0.35MPa，鍋爐排汽流量也未超出。疏水盤進(jìn)口管為Φ159×10 20G，出口管同消聲器本體接管Φ273×8 20G。此種形式的疏水盤，由于排汽管系進(jìn)、出口管端周邊留有近50mm間隙，鍋爐排汽時(shí)僅有部分蒸汽流向消聲器，而大部分蒸汽通過(guò)疏水盤進(jìn)出口管處50mm通道流向大氣，出現(xiàn)了大量蒸汽反噴，引起排汽管道劇烈振動(dòng)，噪聲嚴(yán)重超標(biāo)現(xiàn)象。后經(jīng)多次改造，始終不理想，最終將此處疏水盤割除，用DN150/DN250異徑接頭來(lái)焊接進(jìn)出口管，由開(kāi)式排放改為閉式，將消聲器安裝形式由固定式改為活動(dòng)式，經(jīng)鍋爐再次啟動(dòng)排汽，排汽管系及消聲器工作正常。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上案例可以看出，疏水盤是構(gòu)成鍋爐排汽管系統(tǒng)的一個(gè)重要部件，應(yīng)正確對(duì)待與足夠地重視，否則會(huì)引起重大的安全生產(chǎn)事故，甚至出現(xiàn)人身傷亡慘劇，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過(guò)大量的工程實(shí)踐調(diào)查及理論分析，建議如下:

(1)對(duì)鍋爐生火排汽管系，為使對(duì)空排放的蒸汽產(chǎn)生的噪聲達(dá)到環(huán)保要求，其管系末端加裝消聲器，消聲器本身的阻力是一定的，其值也在開(kāi)式排汽工作條件下不發(fā)生蒸汽反噴允許范圍之內(nèi);是否采用疏水盤，即排汽管系采用開(kāi)式或閉式形式，設(shè)計(jì)院及工程公司應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待。如采用疏水盤，則疏水盤選型要正確，其進(jìn)出口管徑、插入長(zhǎng)度要根據(jù)排汽參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算，排汽管系走向、空間布置要合理，盡量減小排汽阻力;如不采用，則消聲器的安裝形式要能保證排汽管道在熱能工作下的位移要求。

(2)對(duì)于熱力設(shè)備上各安全閥排汽管系，為保證熱力設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行及排汽時(shí)的環(huán)保要求，其末端也裝有消聲器，它不能影響安全閥動(dòng)作時(shí)正常的起跳、回座、泄放量。當(dāng)設(shè)備超壓時(shí)，瞬間泄放出大量的蒸汽流向安全閥、排汽管道及消聲器，流量大、壓力高、流速快、沖擊力強(qiáng)，引起排汽管道劇烈振動(dòng)、位移，所以安全閥排汽管系一般必須安裝疏水盤，工程設(shè)計(jì)施工時(shí)一定要使排汽管系空間布置合理，盡量減少?gòu)濐^、法蘭等管件，縮短排汽管道的長(zhǎng)度，選用結(jié)構(gòu)合理的疏水盤及根據(jù)排汽參數(shù)進(jìn)行反噴計(jì)算，正確確定排汽管徑、插入長(zhǎng)度等。只有如此，才能保證整個(gè)排汽管系在工作時(shí)的安全性，使通過(guò)消聲器釋放出的蒸汽產(chǎn)生的噪聲，達(dá)到環(huán)保要求，創(chuàng)造出安全、舒適的工作環(huán)境。

［1］郭曉克，黎明口，黃濤.火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設(shè)計(jì)［M］.長(zhǎng)春:東北電力設(shè)計(jì)院，2000.

［2］秦德安.一種疏水盤［P］.中國(guó):201010615948.X，2010-12-31.

［3］環(huán)境保護(hù)部，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2008.

［4］JB/T 9623－1999，火力發(fā)電廠排汽消聲器 技術(shù)條件［S］.