1 防止鍋爐承壓部件的超壓
鍋爐承壓部件超壓運(yùn)行時(shí)將引起承壓部件的許用應(yīng)力減弱,超壓不嚴(yán)重時(shí)將影響承壓部件的使用壽命,當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超壓或瞬間壓力突變時(shí),則會(huì)引起承壓部件爆破事故而損壞設(shè)備。為此,鍋爐所屬設(shè)備的各承壓部件,絕對禁止超壓運(yùn)行。
1防止鍋爐超壓的保安裝置
為防止鍋爐超壓,通常在鍋爐汽水流程上設(shè)計(jì)和安裝有安全門,向空排汽閥和汽機(jī)旁路閥等設(shè)備。
(1)鍋爐安全門
安全門的布置位置及排汽量,在《電力工業(yè)鍋爐監(jiān)察規(guī)程》中有明確規(guī)定,即過熱器出口,再熱器進(jìn)、出口及直流爐過熱器截止閥前和啟動(dòng)分離器等部件都必須裝設(shè)安全門。鍋爐一次汽部分的所有安全門,其排放量的總和必須大于鍋爐的最大連接蒸發(fā)量;二次汽部分的所有安全門,其總排放量必須大于再熱器最大設(shè)計(jì)流量的100%。并規(guī)定了當(dāng)所有安全門開啟后,爐蒸汽壓力上升的幅度不得超過安全門起座壓力的3%和不得使鍋爐各部分壓力超過計(jì)算工作壓力的8%。
鍋爐安全門的起座壓力,除制造廠有特殊規(guī)定外一般按下表的原則進(jìn)行調(diào)整和校驗(yàn)。安全門的回座壓差,一般應(yīng)為起座壓力的4%~7%,但最大應(yīng)不超過起座壓力的10%。
當(dāng)鍋爐一次汽系統(tǒng)在不同部位裝設(shè)有安全門時(shí),過熱器出口安全門的起座壓力,應(yīng)保證在鍋爐壓力異常升高時(shí),在該鍋一次汽水系統(tǒng)所有安全門中過熱器出口安全門最先動(dòng)作。對于脈沖式安全門,工作壓力是指沖量接出點(diǎn)的工作壓力,對于其他類型的安全門則是指安全門安裝點(diǎn)的工作壓力。
為了使安全門在鍋爐各種情況下均能起到保護(hù)設(shè)備防止超壓的作用,除鍋爐進(jìn)行超壓試驗(yàn)外,從鍋爐開始進(jìn)水到停爐去壓結(jié)束的整個(gè)階段,各安全門均應(yīng)按正常方式投入運(yùn)行。
(2)向空排汽閥
向空排汽閥一般是作為防止鍋爐超壓的一種輔助手段,通常具有壓力超過定值時(shí)能自動(dòng)打開將蒸汽排出,避免鍋爐發(fā)生超壓的功能,因而除進(jìn)行超壓試驗(yàn)或鍋爐安全門校驗(yàn)外,從鍋爐開始進(jìn)水到停爐去壓結(jié)束的整個(gè)階段,向空排汽閥均應(yīng)放在自動(dòng)位,以便發(fā)生壓力異常時(shí)能及時(shí)打開,防止鍋爐發(fā)生超壓。向空排汽閥的自動(dòng)開啟定值一般應(yīng)稍低于相應(yīng)部位安全門的起座壓力定值,以符合鍋爐壓力高時(shí)先打開排汽后動(dòng)作安全門的原則。對于汽輪機(jī)旁路采用高壓旁路和大旁路雙級(jí)并聯(lián)布置型式的鍋爐,再熱器出口向空排汽閥在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)通常還與高旁具有聯(lián)動(dòng)及啟的功能,以便在高旁打開時(shí),再熱器內(nèi)的蒸汽能通過向空排汽閥排走,以防止再熱器的超壓和受熱面的超溫。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)做好向空排汽閥的定期放汽試驗(yàn)工作,以確保向空排汽閥在需要時(shí)則能正常動(dòng)作。
(3)汽機(jī)旁路閥
目前大型機(jī)組的汽機(jī)旁路大多采用高、低旁串聯(lián)布置的雙級(jí)旁路系統(tǒng)。汽輪機(jī)旁路除了適當(dāng)機(jī)組啟停的需要外,一般還應(yīng)具有事故情況下防止鍋爐受熱面的超溫和防止鍋爐超壓的保護(hù)功能,為此,鍋爐正常運(yùn)行中汽機(jī)旁路應(yīng)始終處于自動(dòng)狀態(tài),以便在鍋爐一、二次汽壓力出現(xiàn)異常變化時(shí)能自動(dòng)打開,防止鍋爐發(fā)生超壓。
目前國內(nèi)的大機(jī)組,大多配用30%~40%容量的汽機(jī)旁路,部分采用100%容量的高旁和100%或60%~70%容量的低旁配套的旁路系統(tǒng)。因高旁選100%容量,它能處理額定負(fù)荷下一次汽部分的全部蒸汽量,因而鍋爐可以取消一次汽系統(tǒng)的安全門。在低壓旁路采用100%容量時(shí),鍋爐可以取消二次汽系統(tǒng)的安全門,但凝汽器的容量必須相應(yīng)增大,以滿足接受大容量的旁路排汽的需要。在低旁采用60%~70%容量的系統(tǒng)中,往往還裝設(shè)有附加控制的再熱器安全門或再熱器出口向空排汽閥,以滿足100%容量高旁的需要。
2鍋爐運(yùn)行中防止承壓部件的超壓
鍋爐正常運(yùn)行中,必須保持各壓力表的完整和正常投用。壓力表應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)和校驗(yàn)工作,以確保鍋爐正常運(yùn)行中能正確監(jiān)視各承壓部件的壓力。
在受壓部件進(jìn)行升壓或降壓的過程中,壓力變化的速度必須嚴(yán)格按照制造廠的規(guī)定執(zhí)行。因?yàn)閴毫ψ兓乃俣?,不但對鍋爐承壓部件的安全運(yùn)行有很大的影響,同時(shí)也將對鍋爐運(yùn)行工況及參數(shù)的變化產(chǎn)生直接的影響,因而必須引起充分的重視。
鍋爐正常運(yùn)行中,應(yīng)加強(qiáng)對各承壓部件壓力的監(jiān)視和調(diào)整,發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)分析和處理。鍋爐承壓部件嚴(yán)禁超壓運(yùn)行,因?yàn)楫?dāng)壓力過高超過金屬強(qiáng)度的極限值時(shí),便將造成承壓部件設(shè)備的損壞。由于機(jī)組發(fā)生事故造成鍋爐壓力突變時(shí),應(yīng)按事故處理的有關(guān)要求迅速果斷地進(jìn)行處理,盡快使鍋爐壓力恢復(fù)至正常范圍。
2 防止鍋爐及汽水管道的水沖擊
在承壓部件和壓力管道中,流體的流速和壓力發(fā)生急劇變化,引起設(shè)備或管道發(fā)生突發(fā)性或周期性振動(dòng)的現(xiàn)象稱為水沖擊。發(fā)生水沖擊時(shí),承壓部件和壓力管道將發(fā)生嚴(yán)重的陣發(fā)性振動(dòng),如不及時(shí)消除,將造成焊口拉裂,閥門或管道損壞,保溫材料脫落,管道支吊裝置損壞等不良后果,因而必須防止水沖擊現(xiàn)象的發(fā)生。
造成管道水沖擊,振動(dòng)的原因很多,如管內(nèi)工質(zhì)的壓力,流量發(fā)生劇烈的變化時(shí)便會(huì)發(fā)生。但鍋爐及汽水管道的水沖擊,通常是由于承壓部件內(nèi)存在兩相流體或內(nèi)部工質(zhì)的溫度發(fā)生劇烈變化而引起的,鍋爐及汽水管道的水沖擊,一般有以下幾種表現(xiàn)形式。
(1)蒸汽管道通汽時(shí)引起的水沖擊
當(dāng)蒸汽管道通汽前暖管不充分,疏水未排盡或操作過快時(shí),便會(huì)產(chǎn)生水沖擊現(xiàn)象。這是因?yàn)樵谡羝艿劳ㄆ?,管道的金屬溫度往往較低甚至管道內(nèi)可能還存在一定的積水,當(dāng)具有一定溫度的蒸汽遇到低溫的管壁時(shí)便凝結(jié)成水,當(dāng)疏水未能及時(shí)排除或操作過快時(shí),溫度較高的蒸汽遇到過冷的凝結(jié)水,便會(huì)迅速凝結(jié),造成局部壓力驟降形成空穴,周圍的介質(zhì)在壓差的作用下迅速充填,從而引起流速和壓力的急劇變化形成水沖擊,使管道發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)。
因此,在蒸汽管道通汽或充壓前,必須先進(jìn)行充分的暖管。進(jìn)行暖管操作時(shí)應(yīng)先開啟有關(guān)疏水門,將管道內(nèi)位置較低處的積水放盡,然后開大頂端疏水門,微開進(jìn)汽門,對管道進(jìn)行全行程暖管,使整個(gè)管道的溫度均勻緩慢上升,在暖管過程中應(yīng)注意管道內(nèi)氣流聲音是否平穩(wěn),管道有無振動(dòng)等不良情況,如發(fā)現(xiàn)水沖擊,應(yīng)立即降低暖管汽量,暖管過程中如發(fā)生異常情況應(yīng)立即停止暖管,分析原因設(shè)法消除。
(2)低溫水進(jìn)入蒸汽中引起的水沖擊
當(dāng)一定流量的低溫水進(jìn)入蒸汽管道或受熱面中時(shí),由于蒸汽迅速凝結(jié)造成局部壓力驟降形成空穴,周圍的工質(zhì)迅速通向空穴進(jìn)行補(bǔ)充,從而引起水沖擊現(xiàn)象。
在鍋爐熱態(tài)啟動(dòng)前或停爐后向鍋爐微量進(jìn)水時(shí),由于省煤器,水冷壁等受熱面內(nèi)的工質(zhì)處于汽化狀態(tài),如進(jìn)水量偏大時(shí)便易發(fā)生這類水沖擊現(xiàn)象,為此,熱態(tài)啟動(dòng)前或停爐后向鍋爐微量進(jìn)水時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)水流量,以免引起受熱面溫降速度過快造成過大的熱應(yīng)力和發(fā)生水沖擊現(xiàn)象。如發(fā)生水沖擊時(shí),應(yīng)迅速降低給水流量,使水沖擊消失后,再按溫降速率要求適當(dāng)增加給水流量。
當(dāng)汽包鍋爐發(fā)生泡包滿水或直流爐帶啟動(dòng)分離器運(yùn)行時(shí)發(fā)生啟動(dòng)分離器滿水事故時(shí),也將因?yàn)樗M(jìn)入蒸汽中使蒸汽帶水而造成過熱器的水沖擊。為此,運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制水位,防止發(fā)生汽包或啟動(dòng)分離器的漏水事故。
(3)蒸汽溫度突降時(shí)引起的水沖擊
管道內(nèi)蒸汽溫度突降或閥門前后蒸汽溫差過大時(shí)開啟該閥門,也會(huì)引起管道的水沖擊。這主要是因?yàn)檫M(jìn)入管道內(nèi)的蒸汽溫度突降時(shí),使管道內(nèi)首先接觸該部分低溫蒸汽處的局部壓力驟降。從而造成周圍工質(zhì)迅速通向該低壓區(qū),引起管道的水沖擊。