火电厂排汽管道用疏水盘应用探讨

马为孝

(江苏省连云港亨泰电力设备有限公司，江苏连云港 222022)

1 概述

火力发电厂中使用有汽轮机、锅炉等热能动力设备及保证设备安全、可靠、稳定运行的保护装置安全阀。在生产运行过程中，有部分多余蒸汽(乏汽)要通过排汽管道或安全阀对空直接排放，由于对空排放的气体多为高温高压蒸汽，流速高、能量大，气流所产生的动力性噪声，远远超出了国家《工业企业噪声卫生标准》中规定数值，为此必须在排汽管道末端加装各种形式的排汽消声器，来抑制、转移、吸收多余的噪声，使之达到环保要求。

2 工作机理

排汽消声器在投运前必须正确安装，其通过自身的耳(支)座与钢结构体(锅炉房钢梁、架;车间墙壁等)之间形成刚性连接。蒸汽由排汽管道流入消声器本体扩容降压后，直接排入大气中，而所排放的蒸汽大多为高温高压过热(饱和)气体，排汽管道所使用的材料多为优质碳素钢管或低合金高强度钢管，而且排汽管道较长，整个管系在上述工作条件下将产生很大的位移，这样在连接消声器与排汽管道之间，必须设有位移补偿装置，来吸收管系的水平、垂直方向上的热位移，使管系不因消声器的安装而受到额外载荷，以保证排汽管道在热能工作下的安全性;同时将排汽时产生的疏水及时排出管外。而传统的补偿器在此条件下显然不适用，必须使用火力发电厂汽水管道零部件典型设计中管道杂项组件排汽管道用疏水盘。该部件结构简单，体积也不大，可按进、出口管径直接选用，但在工程实践中，出现了不少因选、使用疏水盘不当而引发的安全生产事故，在此作以总结，以利于工程借鉴。

3 工程实例

3.1 案例一

2007年7月，河南某煤化工有限公司热电分公司新上3台25MW抽汽凝气式汽轮机组，配套主蒸汽为9.8MPa、540℃、130t/h循环流化床锅炉，其集汽集箱上设置有生火排汽消声器、安全阀排汽消声器各1台及与之相配套的疏水盘。机组在试运行调试过程中，发生了生火排汽消声器进汽管前疏水盘爆裂的生产事故。经现场勘查，发现此处疏水盘，下筒体底板与Φ133×10排汽钢管焊缝处已被蒸汽冲开，向下移动约300mm后空套在Φ133×10钢管上，下筒体也被蒸汽冲裂，表面均是裂缝。疏水盘上半部分基本完好无损，管道上的保温材料也被蒸汽吹开，散落在锅炉房最高层维护平台上。

130t/h循环流化床锅炉消声器结构为阻、抗复合型，按 9.8MPa、540℃、70t/h 蒸汽，接管为 Φ133×10，材质为12Cr1MoVG来设计制造，经一、二级控、扩流管降压后，阻力约为0.3MPa，消声器本身设计无问题;而疏水盘进、出口管均为Φ133×10，材质12Cr1MoVG，上下筒体为插入式连接，周边留有5mm游隙，Φ133进出口管端之间相距约250mm。

这种结构形式的疏水盘虽然解决了排汽管道水平、竖直两方向上热位移，但锅炉生火过程中经阀门来的9.8MPa、540℃、70t/h过热蒸汽，通过疏水盘下部Φ133进口钢管管端时，由于上下两管端处留有一定的距离空间，一部分蒸汽向上流入消声器内，但另一部分蒸汽在此处瞬间扩容膨胀，流速有所降低，内外筒体周边的环缝处有大量蒸汽向外喷出，形成相当大的向外反推作用力，当超过疏水盘材料的强度极限时，就出现了上面所述的焊缝、筒体开裂现象。改造措施:将此处疏水盘取消，直接把上下Φ133排汽钢管端口对焊;将原安装在锅炉房顶部钢梁上的消声器，由刚性固定式改为弹性吊架式。再次点火投运，机组运行正常，蒸汽经消声器排放后，噪声控制水平也达到了原设计要求。

3.2 案例二

2011年12月山西某热电公司2台3.82MPa、450℃、220t/h锅炉技改工程，锅炉排汽管上设置有2台生火排汽消声器及疏水盘。消声器为不锈钢小孔喷注型，疏水盘由承建公司提供。在锅炉试运行时，发生了疏水盘上盖板脱离排汽钢管，击穿炉房顶棚，飞落在地面上的生产事故。

小孔型消声器按蒸汽 3.82MPa、450℃、50t/h流量，接管Φ273×8 20G来设计制造，控流管通流面积足够，排汽时阻力约为0.35MPa，锅炉排汽流量也未超出。疏水盘进口管为Φ159×10 20G，出口管同消声器本体接管Φ273×8 20G。此种形式的疏水盘，由于排汽管系进、出口管端周边留有近50mm间隙，锅炉排汽时仅有部分蒸汽流向消声器，而大部分蒸汽通过疏水盘进出口管处50mm通道流向大气，出现了大量蒸汽反喷，引起排汽管道剧烈振动，噪声严重超标现象。后经多次改造，始终不理想，最终将此处疏水盘割除，用DN150/DN250异径接头来焊接进出口管，由开式排放改为闭式，将消声器安装形式由固定式改为活动式，经锅炉再次启动排汽，排汽管系及消声器工作正常。

4 结语

通过以上案例可以看出，疏水盘是构成锅炉排汽管系统的一个重要部件，应正确对待与足够地重视，否则会引起重大的安全生产事故，甚至出现人身伤亡惨剧，造成不必要的经济损失。经过大量的工程实践调查及理论分析，建议如下:

(1)对锅炉生火排汽管系，为使对空排放的蒸汽产生的噪声达到环保要求，其管系末端加装消声器，消声器本身的阻力是一定的，其值也在开式排汽工作条件下不发生蒸汽反喷允许范围之内;是否采用疏水盘，即排汽管系采用开式或闭式形式，设计院及工程公司应谨慎对待。如采用疏水盘，则疏水盘选型要正确，其进出口管径、插入长度要根据排汽参数进行认真计算，排汽管系走向、空间布置要合理，尽量减小排汽阻力;如不采用，则消声器的安装形式要能保证排汽管道在热能工作下的位移要求。

(2)对于热力设备上各安全阀排汽管系，为保证热力设备安全、稳定运行及排汽时的环保要求，其末端也装有消声器，它不能影响安全阀动作时正常的起跳、回座、泄放量。当设备超压时，瞬间泄放出大量的蒸汽流向安全阀、排汽管道及消声器，流量大、压力高、流速快、冲击力强，引起排汽管道剧烈振动、位移，所以安全阀排汽管系一般必须安装疏水盘，工程设计施工时一定要使排汽管系空间布置合理，尽量减少弯头、法兰等管件，缩短排汽管道的长度，选用结构合理的疏水盘及根据排汽参数进行反喷计算，正确确定排汽管径、插入长度等。只有如此，才能保证整个排汽管系在工作时的安全性，使通过消声器释放出的蒸汽产生的噪声，达到环保要求，创造出安全、舒适的工作环境。

［1］郭晓克，黎明口，黄涛.火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计［M］.长春:东北电力设计院，2000.

［2］秦德安.一种疏水盘［P］.中国:201010615948.X，2010-12-31.

［3］环境保护部，国家质量监督检验检疫总局.工业企业厂界环境噪声排放标准［M］.北京:中国环境科学出版社，2008.

［4］JB/T 9623－1999，火力发电厂排汽消声器 技术条件［S］.