超超临界机组直流锅炉水冷壁节流孔圈结垢的化学清洗(一)

王留存 李爱兵 盛宝新 田民格

欣格瑞（山东）环境科技有限公司 山东嘉祥经济技术开发区   272415）

摘要: 为了满足超超临界锅炉的汽水特性、工质流速特点，越来越多的锅炉厂商制造的超超临界锅炉在与水冷壁、过热器、再热器集箱相连接的管屏上配备了直径Φ7-Φ27.4不等的节流孔圈，以达到平衡工质温度、热偏差、脉动，控制各回路流量，保证合理的质量流速和出口温度的均匀性。但由于节流孔圈结构特点，其小孔附近很容易聚集污垢，影响给水流量，降低了水冷壁冷却效果，从而引起管壁超温，导则爆管事故的发生，本文以湖北西塞山发电有限公司#3、#4锅炉节流孔圈的化学清洗工程为例，介绍了节流孔圈结垢原因、结垢危害、垢质分析、化学清洗方法及优点，为解决超超临界锅炉节流孔圈结垢问题提供参考。

关键词：节流孔圈；爆管；结垢原因；垢质分析；化学清洗

中图分类号： TK227.3       文献标识码：B

一 概述

湖北西塞山发电有限公司2×660MW锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的超超临界参数变压运行直流锅炉，采用Ⅱ型布置、单炉膛、改进型低NOX分级送风燃烧系统、墙式切圆燃烧方式，炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、带再循环泵的启动系统、一次中间再热。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊机构。锅炉型号：HG—2098/26.15—YM3。

西塞山发电有限公司#3机组投产运行已有4年时间，#3机组投产后一年水冷壁超温频繁，2012年6月#3机组大修水冷壁酸洗后情况较好，半年后又开始超温，2013年至今水冷壁超温频繁，目前需检修人员经常用气枪敲打才能勉强维持水冷壁正常运行；#4锅炉虽然投产运行不久，但机组试运行期间及投产运行后水冷壁管同样存在超温现象，且给水品质一直差强人意。

二 原因分析

#3机组小修时，割取一段水冷壁管，沿节流孔板焊缝两侧锯开，发现节流孔孔壁上生长有黑色垢样，进水侧较多，出水侧较少，最大处厚度约为3mm，使节流孔实际流通面积大大减少。外管检查，该垢样呈凸起状，结合致密，不像节流孔板的腐蚀产物，应为炉水中氧化铁的结晶产物，欣格瑞（山东）环境科技有限公司化验室通过垢样分析化验，也证实污垢成分主要为Fe₂O₃和Fe₃O₄，同时含有少量的si和Ca。分析原因认为：①锅炉炉水中铁的氧化物主要以胶态氧化铁存在，还有呈溶解态的铁离子和少量细微颗粒状的氧化铁沉积，上述物质随炉水流经节流孔板时，由于孔内外流速变化，孔板上端出现湍流，流速的急剧变化为颗粒相互碰撞提供了条件，碰撞使颗粒聚合并最终在孔板边缘着床，形成堵塞，这也就是‘小孔效应’。②由于节流孔圈前后流体速度梯度变化大，会在孔圈处产生电位差，经过孔圈的高速水流含有铁离子，由于铁离子具有电位效应，容易在孔圈处聚集，并逐步堵塞节流孔，从而影响流通面积，引发管壁因超温而爆管。

#4机组小修时，割取一段水冷壁管，沿节流孔板焊缝两侧锯开，发现节流孔孔板没有发生锈蚀现象，而孔板上沉积有色泽灰暗、垢质疏松呈分散状，垢物以很细微的颗粒物为主，应该是炉水所携带的杂质短期内聚合而成，欣格瑞（山东）环境科技有限公司通过垢样分析化验，污垢成分主要为Fe₂O₃和Fe₃O₄。分析原因认为：节流孔板上的疏松污垢主要来源于锅炉安装时的清洗不彻底而遗留的节流孔毛刺、机械加工时遗留的铁屑、火焰切割的铁水滴凝片、安装时的焊接材料等，在锅炉吹管的作用下，上述杂物逐渐离开基体而随蒸汽流动在节流孔处聚集，在加上后期炉水中的铁离子沉积，逐步堵塞节流孔，从而影响流通面积，引发管壁因超温而爆管。

因两台锅炉水冷壁管节流孔圈处或多或少沉积有氧化铁垢，为保证给水加氧处理的效果，避免锅炉在加氧开始前或加氧期间发生因结垢而产生的爆管事故，降低因爆管而引发的安全风险和停机检修而造成的经济效益，西塞山发电公司决定在机组加氧处理之前，委托欣格瑞（山东）环境科技有限公司用复合酸对锅炉水冷壁节流孔圈做浸泡清洗，为机组尽快实行给水加氧处理奠定良好的基础。