酸洗廢水污染冷卻水的原因分析及預防

徐國泉

(浙江省火電建設公司，浙江 杭州 310016)

0 引言

浙能嘉興電廠三期項目#7，#8機組鍋爐均為哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計制造的超超臨界一次中間再熱、平衡通風、固態排渣、單爐膛、露天布置、變壓運行垂直管圈水冷壁直流鍋爐。鍋爐型號為HG－3101/27.46－YM3，其最大連續蒸發量為3101t/h，蒸汽壓力為27.46MPa，蒸汽溫度為605℃。

在鍋爐酸洗過程中，需要借用循環泵作為爐水循環動力泵，該項目采用德國KSB公司制造的濕式電動機爐水循環泵，循環泵垂直安裝，泵殼直接與泵吸入管焊接連接，電動機在泵殼的正下方，其電動機腔內冷卻介質與泵殼內爐水直接接觸，其間有熱屏裝置隔絕熱量，電動機和泵殼通過螺栓聯接。考慮到鍋爐酸洗過程中爐水介質潔凈度較差，各種離子含量較高(尤其為鐵離子含量特別高)而易造成循環泵跳閘，為保證酸洗過程中爐水不污染電動機腔內冷卻介質，使循環泵有效、長期運行，采取了相應的處理措施。

1 事故過程

浙能嘉興電廠三期#7鍋爐循環泵在酸洗過程中作為循環動力泵參加鍋爐整個酸洗過程，為保證循環泵電動機腔內冷卻水的水質，冷卻系統利用連續注水方式(在正常情況下，冷卻系統電動機腔內的冷卻介質是封閉的，一般用閉式冷卻水通過冷卻器將電動機腔內冷卻介質冷卻，從而達到冷卻電動機轉子的目的)，從而保證循環泵長期連續、穩定運行。

循環泵運行一段時間(運行時間超過24 h)后，第2次啟動后運行不到30min因電動機溫度過高而跳閘(循環泵電動機跳閘溫度為53℃)。經討論，一致認為循環泵此次跳閘的主要原因是閉式冷卻水流量不足。決定增大閉式冷卻水流量，加強循環泵電動機自帶冷卻器的冷卻效果，從而保證循環泵穩定運行。循環泵電動機冷卻12 h后，循環泵第3次啟動，電動機升溫速率與第2次啟動時基本相同，在啟動后30 min左右因電動機溫度過高而跳閘。在第3次啟動過程中，每隔10 min測量一次電動機冷卻器進出口溫度，冷卻器進口溫度最高達到50多℃，出口溫度穩定在25℃，閉式水冷卻水溫度穩定在22℃;同時，通過超聲波流量計測得閉式水流量為24 t/h;電動機運行電流正常。

2 事故原因分析

2.1 事故分析

針對循環泵第3次啟動過程中測得的數據分析如下:

(1)閉式冷卻水流量滿足設計要求(設計流量，≥21 t/h)，且冷卻器出口溫度基本穩定在25℃，循環泵電動機冷卻器運行正常。

(2)冷卻器進口溫度達到50多℃，比設計溫度高。大致有3種情況會導致冷卻器進口溫度偏高:

1)電動機自身缺陷，導致線組發熱量大，內部循環冷卻無法達到設計要求。但循環泵前期能正常運行20多h，表明電動機本身質量良好，此因素基本可以排除。

2)熱屏蔽區冷卻器冷卻效果差，沒達到設計冷卻效率，將泵殼內爐水溫度傳遞到電動機冷卻介質，導致電動機溫度過高而跳閘。但考慮到當時酸洗過程中的爐水溫度控制在60℃左右，且熱屏蔽區冷卻器閉式水流量高于設計流量，因此，這些因素導致循環泵電動機因溫度過高而跳閘的可能性不大。

3)循環泵電動機冷卻介質內部循環流動不暢，冷卻介質循環流量降低，無法有效地將電動機散發的熱量傳遞到冷卻器，導致熱量在循環泵電動機腔內積累，最終因電動機運行溫度過高而跳閘。

綜上所述，因電動機腔內介質循環不暢，導致循環泵電動機運行溫度高而跳閘的可能性較大，于是將循環泵電動機腔內冷卻介質循環濾網解體進行清理和檢查。

2.2 分析驗證

根據循環泵說明書的要求，對循環泵電動機冷卻介質循環濾網進行解體，發現濾網內壁附著大量雜質(如圖1、圖2所示)，導致濾網通流面積減小，阻礙冷卻介質循環流動，電動機腔內熱量無法有效傳遞到冷卻器，使得循環泵電動機溫度過高而跳閘。

待被清理干凈的循環濾網安裝完畢后，第4次啟動爐水循環泵，循環泵各項運行參數均符合設計要求，循環泵電動機溫度基本穩定在45℃左右，爐水循環泵穩定運行。

2.3 循環泵冷卻介質被污染原因分析

爐水循環泵電動機采用二級冷卻方式對電動機進行冷卻:電動機內腔注入潔凈除鹽水，在電動機腔內和冷卻器內循環;閉式水冷卻水在冷卻器外循環流動(如圖3所示)。

圖3 循環泵電動機冷卻系統圖

在鍋爐酸洗過程中，一級冷卻介質(電動機腔內冷卻介質)與泵殼中的爐水直接接觸，因此，在酸洗過程中需要對循環泵電動機一級冷卻介質進行連續注水，保證一級冷卻介質不被爐水污染。若在連續注水過程中操作順序不當或操作不謹慎，容易造成電動機腔內冷卻介質被污染，循環濾網被堵塞，最終導致電動機因溫度過高而跳閘。

根據循環泵電動機冷卻系統和酸洗過程連續注水等特點，主要有以下3種情況可能會導致一級冷卻介質被污染:

(1)在爐水循環泵第1次注水過程中，將管內雜物帶進循環泵電動機腔內。

(2)在鍋爐酸洗循環泵連續注水過程中，將雜物帶入電動機腔內。

(3)在更換循環泵電動機冷卻水時，將雜質帶入電動機腔內。

2.4 循環泵冷卻介質被污染防治措施

針對上述幾種污染循環泵電動機腔冷卻介質的情況，分別提出了防治措施:

(1)在爐水循環泵冷卻系統第1次注水前，冷卻系統內連通管和注水系統連通管必須沖洗干凈;在注水過程中需要緩慢注入，直到循環泵殼疏水管有潔凈的除鹽水流出為止，關閉電動機冷卻水入口一次閥和二次閥。

(2)針對鍋爐酸洗期間循環泵冷卻系統需要連續注水的情況，主要分3個步驟進行控制。

1)在對鍋爐酸洗上水前，循環泵連續注水系統必須正常投用，防止泵殼內爐水倒流而導致雜質進入電動機腔內。

2)在往循環泵電動機腔內連續注水前，必須將連續注水管沖洗干凈，在打開電動機冷卻水入口一次閥和二次閥前，需要將連續注水管道與電動機之間的濾網內注滿潔凈除鹽水，防止因循環泵電動機腔內冷卻水倒流而導致泵殼內污水流入循環泵電動機腔內。

3)在啟動爐水循環泵之前，盡量在循環泵泵殼內儲存一定量的潔凈除鹽水，預防循環泵啟動時因泵殼內壓力瞬間增大導致泵殼內爐水倒流到電動機腔內而降低電動機腔內的潔凈度。在爐水循環泵運行期間，連續注水系統管道內的壓力必須大于泵運行所產生的相對壓力與泵殼所承受的靜壓力之和。

(3)考慮到鍋爐酸洗過程中循環泵殼內存在大量雜質，如果在更換循環泵電動機冷卻水時先將電動機腔內冷卻水排放掉，泵殼內雜質也因泵殼內疏水倒流到電動機腔內，污染了電動機腔內部。因此，要在泵殼內疏水排盡之前用潔凈的除鹽水將泵殼沖洗干凈(通過連續注水將潔凈的除鹽水經循環泵軸部溢流到泵殼內，觀察泵殼疏水潔凈度控制沖洗效果，直至泵殼沖洗干凈)，方可將電動機腔內冷卻水排盡，清洗循環泵循環濾網，再對循環泵電動機腔進行第2次注水。

3 結論

浙能嘉興電廠#7鍋爐循環泵在酸洗過程中，循環泵電動機冷卻水被污染，導致循環泵電動機循環濾網被雜物堵住，阻礙了電動機冷卻水循環，降低了冷卻效率，最終導致循環泵電動機因超溫而跳閘。通過采取適當措施，有效預防了循環泵電動機冷卻水的污染，保證了浙能嘉興電廠#7鍋爐循環泵在鍋爐酸洗期間長期、穩定運行。