一台40 吨饱和蒸汽锅炉大量汽带水问题原因分析及解决方案

徐衍树 白玉 姜峰

胶州市特种设备检验服务中心 山东胶州 266300

1 基本情况

某热力公司新安装一台40t/h 饱和蒸汽锅炉，锅炉型号为DZL40-1.25-A Ⅱ,配备的锅炉给水泵型号为DG46-50＊4，配套电机额定功率45KW，锅炉给水泵为变频调节。因公司为供热企业，外网采用高温水供热，本项目蒸汽锅炉产生的蒸汽不外供，汽水系统为密闭式循环。锅炉产生的蒸汽去向共分两部分，其中大部分蒸汽进入换热器进行换热后形成凝结水，全部回收至低位热力除氧器；小部分蒸汽用来为本台锅炉的低位热力除氧器提供加热源。

项目建设完成后进行了水压实验和漏风试验，在完成锅炉的烘煮炉工作及全部附属设备单体试车后，进入整套系统试运行阶段。

在对本项目锅炉首次启动提升负荷过程中，当供汽压力在1.0MPa，供汽量在13.5t/h 以下时，锅炉给水流量与供汽流量基本保持一致。

但继续向上提升负荷，增加供汽量时，锅炉给水流量与供汽流量出现偏差，并且随着供汽流量的增加，锅炉给水流量与供汽流量的偏差逐渐增大，并伴随锅炉水位变化产生波动幅度增大的现象（波动范围约100-150mm）。

当供汽流量达到17t/h 时，给水流量已接近60t/h。继续增加供汽流量，锅炉水位已无法满足正常运行需求，当锅炉给水流量与供汽流量差值约43t/h 的情况下，整套汽水系统可以基本维持汽水平衡状态，该锅炉最大产气量为17 吨，达不到额定出力。

2 问题排查

针对锅炉无法保证正常水位，影响负荷提升这一现象，公司相关项目负责人会同设计单位、检验单位和锅炉制造单位专业人员对问题现象进行分析和试验，逐步发现了造成这一现象的关键问题点。

2.1 全负荷运行试验

试验时间为三天（11 月15 日15:00 起至11 月18 日15:00 止），首先使一台锅炉给水泵全频运行（给水泵电机电流81.0A,电机频率49.9HZ），给水流量平均值达60t/h，供汽量平均值达17t/h。此过程中锅炉水位一直没有上升趋势，并且稍微增加用汽量，锅炉水位随即出现下降现象。随后试验开启两台给水泵，在锅炉给水流量达到80t/h 时，继续增加供汽量，锅炉水位依旧无法保证。

2.2 排查流量计准确性因素

首先联系流量计厂家技术人员来现场落实给水流量计及蒸汽流量计的准确性，厂家提供证据表明给水流量计及蒸汽流量计测量数据准确性可以保证。为了进一步验证流量计的准确性，结合给水泵的出力分析，在单位时间内计算出注入锅炉上锅筒内的水量为60t/h 无误，从而排除了流量计不准确因素。

2.3 分析汽水闭路循环

通过验证，明确汽水管路的现场施工、管路连接均按照图纸施工。从热力系统图上可以看出，从上锅筒出汽之后可以形成闭路循环的汽水管路分为三路：第一路是蒸汽经分汽缸出来进入换热器，换热以后形成的凝结水经凝结水回收装置回收以后，再经过凝结水泵打至低位热力除氧器；第二路是蒸汽经分汽缸出来后直接加热低位热力除氧器；第三路是经连续排污扩容器带出的蒸汽直接进入换热器进汽端入口，形成的凝结水最后回收至低位热力除氧器。

2.4 排查三路汽水管路

（1）排查分汽缸到除氧器系统：将除氧器进汽阀门关闭，观察除氧器内水温与凝结水温度是否一致。连续观察24 小时，发现两处水温基本一致，说明没有其他路蒸汽直接进入除氧器。

（2）排查分汽缸到排污系统：停止连续排污扩容器排污，关闭所有相关的手动阀门及电动阀门。试验进行24 小时，锅炉水位没有上涨现象，继续增加供汽流量，锅炉水位依旧无法保证，说明上锅筒的水并非经过连排扩容器形成闭路循环。

（3）排查分汽缸到换热器系统：停止凝结水泵运行，计算单位时间内凝结水回收装置回收的凝结水量及换热器凝结水液位的增减量之和，从而统计出单位时间内蒸汽经换热器产生的凝结水量。

通过试验和排查得知，进入换热器的蒸汽中带有大量的水一同进入换热器，进行汽水换热后形成凝结水，又经凝结水泵打至低位热力除氧器，在一小时给水量60 吨的情况下，只能产生17 吨蒸汽，大约有43 吨吨高温热水通过分汽包到换热器，又转换为冷凝水通过水泵打回锅炉，导致锅炉不能达到额定出力，并蒸汽大量带水[1]。

3 原因分析

在查找导致蒸汽锅炉大量汽带水原因过程中，工作人员分别从锅炉结构的设计、汽水系统的运行工艺、操作人员的操作方法等方面进行了分析。

锅炉厂家在设计本项目锅炉时考虑了后期有可能改用为热水锅炉的因素，所以锅炉上锅筒前部的四根下降管管径是按照热水与蒸汽锅炉中较粗的管径来设计的。同时，锅炉的两组水位计均在锅炉的前端，两根前上集箱设计为直接插入锅筒内部，并且为了减少蒸汽对锅炉水位的影响，锅炉厂家出厂时特意在锅炉前端加装了隔板罩以防止锅炉水位波动过大。锅炉给水布水管均匀布置在隔板罩的后端，当锅炉负荷提高时，隔板罩挡住了大部分锅炉给水，是锅炉给水无法均匀分配到上锅筒前端，同时上锅筒前端的四根下降管偏粗循环速度过快，导致锅炉炉水位不稳定及水位不上涨现象。此时锅炉上锅筒隔板罩后端基本处于满水状态（停炉检查时根据上锅筒隔板罩前后端的颜色差异可判定）据此推断，锅筒内隔板布置及结构是造成水位波动过大的主要原因。

经进入锅筒内部检查，发现汽水分离器上部边缘与锅筒连接处有20mm 左右的缝隙(应为密封结构)，导致大量的汽水混合物未经汽水分离器分离直接进入上集箱送入分汽缸。汽水混合物在分汽缸汇集、均压后分别进入汽水换热器及热力除氧器，汽水分离器未发挥作用是蒸汽大量带水的主要原因。

4 解决方案

4.1 锅炉大量汽带水的解决方案

将汽水分离器上部边缘与锅筒连接处之间的20mm 左右的缝隙封堵，保证的汽水分离器的效果，使出口蒸汽符合设计要求。

4.2 锅炉水位波动的解决方案

解决水位波动：经反复模拟试验，采取锅筒内增加隔板缓冲的办法，以水位中线为中心增加了300mm 高的有孔隔板两个，隔板之间间距300mm，小孔直径12mm，孔间距约40mm 均匀分布。加隔板之后缓冲了水位冲击，减少了水位波动。

4.3 改造后的效果评价

经过锅炉厂家对汽水分离器和锅筒上部空隙的封焊，上锅筒内加装有孔隔板，公司重新启动本项目蒸汽锅炉，发现在提升负荷时锅炉的给水流量与供汽流量可基本一致，锅炉可带最大负荷趋于额定负荷[2]。锅炉水位波动在正常范围内，换热器冷凝水回收数量正常，蒸汽带水问题得到解决，经过一个采暖季的运行，各项指标达到了设计要求。

5 总结

通过对该锅炉水位波动过大、提升负荷困难，达不到额定出力的现象，有针对性的排查锅炉汽水系统、锅筒内装置结构，找到产生问题的原因；根据原因模拟试验，对汽水分离器上部空隙进行封焊，在锅筒内增加带孔隔板，有效解决了存在问题，使锅炉达到额定出力，运行平稳。此锅炉虽为个例，但也为此类锅炉运行故障分析和排除有一定借鉴作用。

6 预防措施

为预防此类故障再次发生，首先要从设计制造方面规避风险，锅炉设计文件要经过有锅炉设计文件鉴定资质的单位进行设计文件鉴定，其次使用单位不建议选用大吨位汽水两用锅炉，制造单位在没有制造业绩的情况下，也不能制造此类锅炉，国家市场监管总局新的三定方案对锅炉的监管在原来只监管安全的基础上增加了节能和环保的职能，所以设计制造要符合安全、节能、环保的要求，还有满足使用的可靠性。安装单位在安装前要对设计文件进行图纸会审、针对锅炉的结构特点、制定安装工艺并严格按安装工艺进行施工[3]。锅炉安装过程中加强工艺纪律检查，对各个工序和检查点、审核点、停止点该停即停、该检即检，安装质量不合格严禁进入下道工序。锅炉安装监督检验机构要加强安装过程监督，加强对安装安装工艺、安装材料验收、安装单位自检材料等的抽查，对锅筒内部连接件等隐蔽部件安装质量，在安装单位自检合格的前提下，加大现场抽查力度和比例，以防止部件连接封焊等质量事故的发生。在试运行阶段，对此类锅炉要由使用单位组织制造单位、安装单位并邀请监督检验机构参加，及时发现设计、制造、安装环节的缺陷和隐患，并根据试运行存在问题及时会诊，以保证投入使用的锅炉安全、节能、环保运行。