電廠給水泵倒暖系統優化應用

李濤　商敏

摘 要：電廠鍋爐給水泵由于倒暖管路、平衡管彎頭、管路焊縫、閥門門體砂眼等處的泄漏故障，年累計造成給水泵停運檢修達14次之多。水汽管路的防爆防磨議題引起我們的高度關注，組織專業技術力量進行攻克。在參考國內外對該現象的研究資料基礎上，借鑒其他電廠的先進經驗，針對勝利發電廠二期工程給水泵倒暖管系統泄漏故障原因進行分析總結，并做了相應的技術改進，基本消除了以上泄漏問題，改進后的系統運行安全可靠，提高了給水泵運行安全性及經濟性，收到良好的效果，并為水汽管路的防爆防磨提供了很好的參考案例。

關鍵詞：發電廠 倒暖管路 防爆防磨

1 簡述倒暖管系統管道滲、漏、爆情況

勝利發電廠的二期300MW供熱機組采用的為沈陽水泵廠生產的CHTC5/6型鍋爐給水泵，配有2臺50%容量汽動給水泵和1臺50%容量電動給水泵，每臺給水泵組均配有前置泵。在機組正常運行時，2臺汽動給水泵并聯運行，電動給水泵保持備用。機組自投產以來，給水泵組倒暖系統和平衡水系統曾多次發生閥門和管道泄漏問題，泄漏出的高溫高壓水，影響其周圍設備的安全運行。每次處理都要停運給水泵，給設備的生產運行造成了經濟損失。

2倒暖系統管道發生滲、漏、爆現象的原因分析

由于倒暖管爆破泄漏，大量高壓給水外泄，嚴重地影響了機組的安全穩定運行。要解決泄漏問題，首先要弄清倒暖系統泄漏的原因，經過認真研究泵組倒暖系統歷次泄漏情況后發現：發生泄漏爆管事故的位置主要集中在給水泵倒暖管路和平衡管路彎頭處以及管路的焊縫處，據統計在一年中給水泵由事故造成的14次停運檢修中，有12次是由于倒暖管路和平衡管路彎頭處以及管路的焊縫處泄漏造成的，對設備的運行帶來極大的安全隱患。對倒暖系統的管道的壁厚進行測量并切割后發現，管道內壁有大量沖刷腐蝕痕跡，管道彎頭部位尤為嚴重。從泄漏狀況的統計和實際切割管道檢查的結果發現導致管道泄漏的原因主要有：

2.1 管道沖刷腐蝕造成爆管泄漏故障發生：

沖蝕磨損是材料表面被機械力導致的主要破壞。在管道使用中沖刷腐蝕和氣蝕會使管壁局部變薄。管道內部腐蝕變薄，壓力過大就會導致泄漏或爆裂。倒暖管路系統原有的設計中，倒暖管是由給水泵的出口母管引出，管道內的工質流動壓力高達15-20MPa，長期處于18MPa左右的高壓狀態。倒暖管路由給水泵出口母管接出經節流孔板節流降壓后為電動給水泵暖泵，由于長年運行，節流孔板沖刷嚴重，節流效果變差。大量高壓給水長時間直接沖刷倒暖管路，造成管路彎頭、閥門被嚴重沖蝕，管壁逐漸變薄等狀況導致泄漏事故頻繁發生，并給隔離泵組帶來較大困難，為機組安全運行留下隱患。

2.2 管材選型不合理引起腐蝕導致泄漏故障發生

查閱國內外汽水管道系統的研究資料，并與金屬材料研究人員探討，發現原管道采用的管材為普通碳鋼，熱塑性和耐高溫性能較差，閥體材料為碳鋼，熱塑性差，在管道內容易形成流量加速腐蝕。流量加速腐蝕是一種由于管道中的水的流動加速了碳鋼和低合金鋼材料腐蝕的形式， 發生流量加速腐蝕的原因與水的處理方式關系較大。 在還原性全揮發處理的條件下， 鋼鐵的表面會形成Fe3O4薄膜，Fe3O4薄膜是一種常見的低含氧量的鐵氧化物薄膜， 由致密的內伸層和多孔疏松的外延層構成。 它是金屬中的鐵離子通過與給水中含量較低的氧發生化學反應，在原純金屬表面和水之間形成的一種穩定的表層，在一般情況下對碳鋼表面具有一定的保護作用，碳鋼和水通過以下化學反應形成氧化物：反應1是：

；

而在特殊的高溫水與全揮發的運行環境下，碳鋼管道會有一定的溶解度。 這是由于在某種條件時這種 薄膜將不會形成，在反應 1 中發生反應而產生的 Fe2+在進行第 2 步反應生成磁鐵礦之前就被給水沖走，這樣管道表面的那層有保護作用的表層就不會形成，而且，即使已形成的磁鐵礦薄膜也能溶解于給水之中，當局部水流動條件惡化時，由于疏松的 外延層不耐水流的沖擊，水作為氧化劑其氧化能力又非常弱，沒有能量使 Fe2+氧化為 Fe3+并隨后轉化為具有保護作用的氧化膜覆蓋層，使 薄膜處于活性狀態，這時給水系統的局部會發生流動加速腐蝕[ 1 ]。

2.3管道的布置不合理導致的泄漏：

現場調查發現倒暖系統的管路布置不合理，走向過于復雜，大量使用短管和彎頭，造成工質流動時頻繁換向。在倒暖管路中，高速流動的水流，并在遭遇到閥門、拐彎等管段時流向發生改變，水滴在高速下與管件或管子撞擊，產生水擊，出現噪聲、振動或者局部高壓，使彎頭壁和焊縫處被嚴重沖刷，嚴重時能破壞管件接口和轉彎處的嚴密性。

2.4焊接工藝標準低造成泄漏

管道切開發現，管道接頭處，存在焊接的焊渣、焊瘤現象，容易在管道中形成渦流，對管道沖刷嚴重通過觀察分析，得出了導致倒暖管泄漏的最主要原因就是流動工質的壓力過高給管道帶來高強度沖刷，加之管材選用和管道布置方面存在缺陷，最終導致泄漏事件的發生。3 倒暖管路優化治理

為了徹底根除隱患，消除給水泵倒暖管頻繁泄漏問題，避免給水泵因為倒暖管頻繁泄漏導致給水泵停運的情況，對給水泵組倒暖系統進行了改進：

3.1 降低倒暖管系統內的壓力

根據給水泵倒暖的原理，在保證工質溫度不變的情況下，將倒暖管進水由給水泵出口母管（15-20MPa）改由前置泵的出口管道（1.4MPa）引出。倒暖管系統內壓力降低90%，使管道及其附屬部件的沖刷盡可能降低，極大的減少了汽水工質對管道的沖刷腐蝕，改善了管道運行狀況。倒暖系統改造前：給水母管（管內壓力15-20MPa）

改進后給水泵組倒暖系統如圖表2所示：前置泵出口濾網后（管內壓力1.4MPa）

3.2升級管材

采用12Cr1MoV 合金管，管壁為6mm。選擇了添加 Cr 的碳鋼管材可以提高抗流動加速腐蝕的能力，這是因為合金鋼表面的氧化膜中含 Cr 可形成 尖晶石氧化膜， 它在高溫高壓給水中的溶解度比 低很多，可大大減少流動加速腐蝕的發生[ 1 ]

3.3重新布置管道走向

在安裝前，根據現場的設備情況，采用PRO/E設計軟件對倒暖管走向進行預先模擬設計。使用冷彎工藝對管道進行彎制，使管道的整體性增強，減少彎頭的使用并盡可能使管道轉彎處過渡平滑，避免出現90°急轉的彎頭。

3.4提高焊接工藝

采用氬弧焊打底然后滿焊的焊接工藝，提升焊接管道的性能，減少焊瘤、焊渣現象。

4 倒暖管治理效果分析

給水泵組倒暖系統改進后，實際倒暖過程中給水泵殼體上下溫差完全符合“主泵殼體上下溫差不大于50℃”的要求，給水泵組倒暖系統改進后至今再未發生泄漏問題，滿足給水泵備用的需要。

5 管道治理措施在平衡管路上的應用

平衡管系統的泄漏原因與倒暖管系統泄漏原因類似，將倒暖管系統改造的經驗應用到平衡管系統改造中，降低平衡管內水壓力，升級管材，優化管路布置走向。平衡管路改造后再未發生泄漏事故。

6 總結

通過技術改進，成功消除了高壓水造成的泄漏根源，升級了管材，優化了流道，給水泵倒暖管路和平衡管路頻繁泄漏的問題得以解決。同時對平衡間隙進行優化調整，保證了推力瓦溫度的正常穩定，提高了機組的運行可靠性，降低發電成本和機組的頻繁檢修成本。為了鞏固取得的效果，在電廠的每次計劃性檢修時進行管壁的測厚工作并做好記錄，同時加強日常檢查平衡水的壓力，及時發現異常情況并做出處理。

參考文獻

1.黃琨，嶺澳核電站二期給水管道流動加速腐蝕的控制與改進，科技信息，2009 第27期

2.姬鄂豫，姚杰新，電廠供水管線腐蝕機理與防護，電力建設，2007，第11期

作者簡介：李濤，男，漢族，44歲，現在勝利發電廠汽機部從事檢修；商敏，男，漢族，43歲，現在勝利發電廠汽機部從事檢修工作。