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电站锅炉暖风器疏水系统问题的辩证分析

在电力生产中，电站锅炉作为核心设备之一，其暖风器系统的运行状态直接影响着整个发电机组的安全性和经济性。暖风器是利用排汽余热来预热空气，提高燃烧效率的重要装置，而疏水系统则是确保暖风器高效安全运行的关键组成部分。

从辩证的角度分析暖风器疏水系统的问题，我们可以从几个方面进行探讨：

1.技术与实践的矛盾：理论上讲，高效的疏水系统能够及时排出冷凝水，避免管路积水造成腐蚀等问题；但实际上，在电站运行过程中，由于设计不合理、安装不当或维护不及时等原因，导致疏水效果不佳，反而增加了系统的负担。

2.成本效益分析：合理的投入可以有效延长设备的使用寿命并减少故障率双芫圩镇电力电讯规划图，但同时也要考虑初期投资和后期维护的成本。在实际操作中，有时为了追求更低的一次性建设成本而忽视了长期运行效率的提升，导致运营期间的损失反而更大。

3.系统与环境的适应性：暖风器及疏水系统的运行环境较为复杂，需要根据不同的地域气候条件进行个性化设计和优化。然而，在实践中往往由于缺乏足够的地区研究数据或过度简化设计方案，使得系统在某些特殊环境中不能充分发挥其效能。

暖风器本体的问题主要是因疏水不畅引导致内部积水，从而引发水击、噪声、振动等一系列问题，造成暖风器焊缝、涨接处开裂而泄漏。

疏水系统的问题主要是设备过于复杂且故障率高、可用性低。

疏水系统是主要矛盾，疏水系统的问题解决了，暖风器的问题就迎刃而解了，所以暖风器的问题是次要矛盾。 0.2暖风器疏水系统过于复杂是主要矛盾的主要方面

从可靠性理论来讲，系统越复杂、环节越多，故障的隐患也越多，可靠性就越低。事物总是要经过“简单——复杂——简单”螺旋式上升和发展的，暖风器疏水系统也不例外，随着系统的简化可靠性亦随之提升。因此解决暖风器系统可用性差的问题，抓住疏水系统这个主要矛盾以及系统复杂这个主要矛盾的主要方面，应当是解决锅炉暖风器系统问题的正确思路和方法。 1.0暖风器疏水系统的简化

    图1是目前国内外流行的两种不同的暖风器疏水系统的设计方案，系统简繁程度是相差很大的。上方（蓝色）部分是目前国内各电力设计院设计以及众多老机组使用了几十年的传统方案，可以概括为“暖风器→（疏水器）→疏水箱→疏水泵→除氧器”的方式（以下简称为“去除氧器”方式）；下方（红色）部分是近年来国外普遍采用的暖风器系统，可以概括为“暖风器→疏水器→凝汽器”的方式（以下简称为“去凝汽器”方式）。 毋庸置疑，“去除氧器”方式系统复杂、故障率高、可用性差；“去凝汽器”方式系统简单、故障率低、可用性高。 1.1“去除氧器”疏水方式存在的问题     这种设计的出处据说还是当年从“苏联老大哥”那里学来的。从系统运行的热力学原理上来讲，这种设计注重“位能”的经济性，从“”的角度出发构建出整个系统，不像其它疏放水系统向低压容器自流方式，而是采用泵将凝结水打到高压容器（除氧器）中。在这种思路下导致系统的复杂。

1.1.1存在问题一：系统复杂 “去除氧器”疏水方式的系统复杂、庞大，疏水箱和疏水泵都要占据很大面积，为了减少疏水泵入口汽蚀问题,疏水箱还要求有一定的高度形成压头。疏水箱属于压力容器还要有一定的容积进行汽水分离，其中的液位需经过液位计检测并根据设定的高低限去控制疏水泵的启停。疏水泵的频繁启停和进口区域汽蚀都决定了电机与泵体的高故障率，因此必须考虑设置备用泵。如果疏水箱水位计故障多，又要考虑在泵的出口处设计最小流量保护装置。同时疏水泵和除氧器的标高相差较大，必须考虑泵足够的扬程。 除了各种设备和装置，还有与之相配的线缆包括信号缆和动力缆等等。 1.1.2存在问题二：故障环节多 主要的故障环节是疏水箱的立管式水位计故障及疏水泵的经常性汽蚀问题。 水位计的故障一方面可能会造成疏水箱的满水甚至向暖风器的倒灌，造成暖风器水击和振动的问题；另一方面可能会造成疏水箱无水，导致疏水泵空转危害泵的安全。 暖风器疏水泵的汽蚀已是见怪不怪的问题了，由于维修量太大，有些电厂已经“懒得”再对它下功夫了（例如华能山东黄台电厂#7/#8炉疏水泵）。 由于上述问题的多发性和普遍性，造成很多电厂冬季不能顺利投入锅炉暖风器系统或除盐水不能实现回收，例如华能甘肃平凉电厂（一期）技术人员说“每小时跑几十吨的水心痛的很”。 疏水系统的问题，还带来了暖风器本体的诸多问题，最主要的是因暖风器疏水不畅造成暖风器带水运行。 1.2.3造价昂贵、维修量大     由于疏水系统庞大和复杂，直接带来造价的增加，疏水箱及疏水箱的水位检测，疏水泵（包括备用）及再循环阀保护，疏水箱和疏水泵的闭环控制系统，包括信号缆及动力缆敷设等等，达到40～50万元。如果再加上每年的检修维护费用及厂用电的消耗等二次投入就更多了。 1.2“去凝汽器疏水”方式的优越性 1.2.1日本锅炉暖风器的疏水系统 从图1 中可以看到：“去凝汽器疏水”系统将“去除氧器疏水”系统简约到仅剩下自动疏水器这一个环节了，即疏水器可靠性就是疏水系统可靠性。图3是日本的锅炉暖风器疏水系统的典型设计示意图，疏水侧接有一台自由浮球式疏水器，在暖风器工作期间，风温依靠供汽侧调节阀调节蒸汽流量大小进行控制，加热后产生的冷凝水被疏水侧的疏水器排出（而不会使蒸汽通过），由于机械型疏水器可以排饱和温度的冷凝水，同时疏水器的排放能力大于暖风器最大热负荷时冷凝水量的1.5倍，因此暖风器中的凝结水不能在暖风器翅管和联箱中滞留，确保暖风器避免积水而引发的锈蚀、水击、振动以及泄漏问题。

1.2.2美国锅炉暖风器的疏水系统 国内在上个世纪90年代进口的美国GE公司锅炉（以华能系统为主）暖风器的疏水系统均如图4的设计。据了解，由于暖风器整个疏水系统仅是疏水器和几只手动阀门，因此只要疏水器没有问题疏水系统就没有问题。由于欧美各国至今仍不掌握第三代机械型疏水器（即自由浮球式疏水器）的技术，所以当初进口配套的都是一、二代机械型疏水器，由于杠杆系统的结垢、变形、磨损，已经开始发生各种各样的问题并影响到整个疏水系统的正常工作。2002年，华能上安电厂经过多次比较，最终全部更换为自由浮球式疏水器（见《中国电力》2004年第10期）。

更多一些设计院和电厂经商议直接将锅炉暖风器疏水系统设计为“去凝汽器疏水”方式，如华能营口（二期）、宁夏河滨、内蒙多伦、华能平凉（二期）、国电滦河（五期）、华润曹妃甸、太钢自备、大唐云冈、国华黄骅（二期）、国电天津东北郊、华能济宁、华能白杨河、大唐丰润、山西轩岗、国电榆次、山西临汾等新、扩建项目。

还有少数电厂在传统设计基础上在暖风器出口和疏水箱之间增设了自动疏水器，如华能鹤岗、山西漳山等电厂，但在使用过程中多少还存在一些问题。

2.0暖风器本体的问题是次要矛盾

如以上所述，锅炉暖风器问题的主要矛盾是疏水系统方面的问题，可以说疏水系统的问题解决了，暖风器的问题基本上得到解决了。

暖风器本体的一些制造工艺问题一般电厂是无法解决的，要靠暖风器厂家去做。据了解国内暖风器厂家也做了大量的工作。最近出现一种“智能型”锅炉暖风器，所谓“智能”大概是指暖风器附带一套控制系统。控制系统根据对冷端平均温度暖的检测和运算，进而对暖风器热负荷进行控制。让人们费解的是这套“智能控制系统”将原来暖风器的汽侧调节改变成水侧的调节（见图5和图6）。

2.1汽侧调节与水侧调节造成暖风器工作状态的原则性改变

汽侧调节是最常见的调节方式，即通过调节加热蒸汽量实现加热程度的改变，这点是比较容易理解的，不会存在什么疑问。实际这种调节方式在调节蒸汽量的同时，由于暖风器内部压力随之降低，其饱和温度随之也会降低，即暖风器的汽耗和温度都在同步改变。

水侧调节则完全不同了，虽然调节阀从汽侧移至水侧，但并未改变暖风器的串联关系，因此调节疏水流量相当于简介调节了蒸汽流量。由于暖风器中的压力始终是供汽压力，所以饱和温度不变。它对暖风器热负荷的调节主要是靠暖风器内部水位的高低即改变传热面积来实现的（见图7）。

2.2几个概念性问题的澄清

2.2.1暖风器基本的工况要求是什么？

一般在蒸汽管路中尽量不要有凝结水，凝结水的存在就会形成“汽水两相流”的棘手问题。特别是暖风器，为提高传热效率蒸汽翅管不仅壁薄、径小，而且弯曲部分多，因此焊缝较多，上下联箱还采用了涨管连接方法。

暖风器内的冷凝水会造成水击，引发暖风器的噪声和振动。 暖风器最常见的问题是振动进而引起开裂的问题，人们一般认为就是疏水不畅所带来的问题。此外在凝结水在长期存在的条件下还会发生腐蚀、结垢等问题。所以暖风器的正常运行一个重要条件就是必须保持疏水畅通。

2.2.2汽侧调节可以保证暖风器疏水畅通，不积水

从图5可以看出，疏水器始终对产生的凝结水具有“随有随排”的作用并不会使蒸汽通过。因此暖风器中只有蒸汽，这就不会出现诸如水击、振动及腐蚀、泄漏等问题。暖风器在长期工作过程中不应有什么问题出现。

2.2.3水侧调节使暖风器长期处于积水下的工作状态

从图6可以看出，水侧调节将使暖风器中过热蒸汽、饱和蒸汽、饱和水以及过冷水同时存在。这使得暖风器在工作过程中产生以下问题：

2.2.3.1两相流冲刷问题

是两相流就回避不开冲蚀问题。一般管道弯头处要采取合金钢内衬层的抗冲刷措施

2.2.3.2水击和振动问题

“汽携水”是水击“撞管”根本原因。一般暖风器发出比较强烈的噪声和振动时都是疏水不畅使暖风器内积水造成的。

2.2.3.3暖风器热应力问题

由于暖风器内部积水，使得暖风器温度端差加剧（进口过热、出口过冷），同时管排间温差也加大，响应的热应力会增加，同时暖风器始终处于高压状态，增加了事故隐患。

土建工程交工资料目录2.2.3.4内部结垢问题

暖风器内部长期积水，势必加剧了暖风器内部结垢现象，使暖风器效率降低，水质恶化。

2.2.3.5腐蚀问题

金属元件在水中会发生电化学腐蚀问题，减少暖风器使用寿命。

2.2.3.6结冻的问题

我国北部地区电厂常有暖风器冻结问题发生，特别是暖风器中有积水的情况下。

07 地基处理与桩基工程2.2.3.7疏水器工作状态不正常的问题