中壓鍋爐水冷壁管塑性變形原因分析及對(duì)策

舒世江

（大慶石油化工機(jī)械廠，黑龍江 大慶 163000）

中壓鍋爐水冷壁管塑性變形原因分析及對(duì)策

舒世江

（大慶石油化工機(jī)械廠，黑龍江 大慶 163000）

本文分析了針對(duì)中壓鍋爐水冷壁管塑性變形的原因，針對(duì)具體問(wèn)題采取了相應(yīng)的對(duì)策。

塑性變形；原因；對(duì)策

0 引言

大慶石化公司1#中壓鍋爐設(shè)計(jì)型號(hào)為WGZ65/3.82-8的負(fù)壓鍋爐，1996年投入使用，爐前燃燒系統(tǒng)為上下兩排各3個(gè)火嘴，燃料為蒸餾塔底熱渣油與瓦斯混燒，生產(chǎn)450℃、3.4MPa中壓蒸汽，期間進(jìn)行過(guò)局部檢維修。2014年10月修后投入運(yùn)行，到2015年6月，累計(jì)運(yùn)行3300h，負(fù)荷在40～50T/H左右。2015年6月12日切換運(yùn)行停爐過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)后墻水冷壁管開(kāi)裂漏水，及時(shí)采取措施，避免了水冷壁嚴(yán)重爆管事故。

1 現(xiàn)象

6月12日之前的48h內(nèi)，運(yùn)行崗位司爐及班長(zhǎng)調(diào)整1#爐負(fù)荷時(shí)，爐膛內(nèi)負(fù)壓不足，燃燒火焰忽明忽暗，產(chǎn)汽負(fù)荷只能提到50T/H左右(以往完全可以提到58T/H以上)，認(rèn)為送風(fēng)量不夠，準(zhǔn)備停爐檢查，重點(diǎn)是配風(fēng)和燃燒系統(tǒng)。

6月12日5：50開(kāi)始停1#爐，切換運(yùn)行2#爐。停爐檢查系統(tǒng)，8：00發(fā)現(xiàn)1#爐吹灰斗底向外淌水，此時(shí)系統(tǒng)蒸汽壓力仍為3.35MPa，溫度為430℃，懷疑省煤器管束有漏點(diǎn)。

6月13日8：00，經(jīng)過(guò)24h自然冷卻后，系統(tǒng)壓力接近常壓，水冷壁管內(nèi)水溫度也接近常溫。期間分別檢查各部位，發(fā)現(xiàn)吹灰斗已不再淌水，而爐前上排中間火嘴附近向外淌水。判斷漏水點(diǎn)不在省煤器，而在水冷壁管(材質(zhì)為20#鋼、管徑DN60×3)。

6月13日11：00，進(jìn)入爐膛檢查，確認(rèn)后排第31根水冷壁管塑性突起變形(鼓包)，開(kāi)裂約8～12mm，開(kāi)裂處位于后墻中部，正對(duì)火嘴，距爐底3.1米處。其上下100mm處各有一個(gè)35mm鼓包。其左右另有7根水冷壁管同樣位置分別有1～4個(gè)相同鼓包。

斷開(kāi)水冷壁管觀察，所有管內(nèi)壁向爐膛一側(cè)半面有0.5～1mm厚的灰色垢狀物析出，質(zhì)地均勻、不硬，脫落后易于捻碎，呈微小顆粒狀。管內(nèi)壁靠墻一側(cè)光滑無(wú)垢狀物析出，整個(gè)管內(nèi)壁無(wú)腐蝕跡象，管外壁向火嘴一面燒蝕跡象明顯。

2 原因分析

通過(guò)查看運(yùn)行記錄及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照，鍋爐水位正常，排除缺水因素；檢查水冷壁管下聯(lián)箱、斷管下端及定排系統(tǒng)均未發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，排除管內(nèi)雜物脫落堵塞水冷壁管影響水循環(huán)因素；檢查斷管截面情況，否定材質(zhì)因素。

取管內(nèi)析出物試樣分析，其主要成分如表1。

表1 水冷壁管析出物組份分析結(jié)果

從表1可以看出，氧化鈣和三氧化二鋁兩組份占42.6%，說(shuō)明有非除鹽水進(jìn)入水冷壁管或除鹽水未達(dá)標(biāo)。

查閱本周期除鹽水記錄，近期水質(zhì)達(dá)到一級(jí)除鹽水標(biāo)準(zhǔn)。但在2014年10～12月間除鹽水Na+超標(biāo)。再查前幾個(gè)周期運(yùn)行記錄，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)離子交換器進(jìn)水管線與出水短路閥門有內(nèi)漏現(xiàn)象，在反洗時(shí)少量原水短時(shí)間直接進(jìn)入陰離子交換器，導(dǎo)致進(jìn)爐除氧水硬度、導(dǎo)電度等短時(shí)局部嚴(yán)重超標(biāo)，成為水冷壁管形成析出物的根源。

查閱本周期鍋爐運(yùn)行爐水質(zhì)控制記錄，發(fā)現(xiàn)司爐工沒(méi)能嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程中“對(duì)鍋爐定期排污，每日白班進(jìn)行一次，每次30秒”的規(guī)定，有時(shí)甚至十余日沒(méi)進(jìn)行排污，致使?fàn)t水含鹽量增大。

查設(shè)備型號(hào)，油噴嘴是2015年10月投用的WYZ1XXX型內(nèi)混式節(jié)能燃油蒸汽霧化噴嘴，替代鍋爐出廠時(shí)設(shè)計(jì)的原機(jī)械霧化噴嘴。蒸汽壓力適應(yīng)的范圍為0.35～1.0MPa，來(lái)油壓力要求在0.3～0.9MPa內(nèi)。查燃料控制記錄，其爐前燃油壓力為2.0～2.2MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)定壓力；燃燒時(shí)霧化蒸汽壓力為0.9～1.2MPa，接近規(guī)定壓力。再查在用操作規(guī)程，發(fā)現(xiàn)其規(guī)定“爐前燃油壓力不低于2.0MPa”是針對(duì)原機(jī)械霧化噴嘴制定的來(lái)油壓力指標(biāo)，已大大高出蒸汽霧化噴嘴的來(lái)油壓力范圍(一般在0.7～2.1MPa內(nèi))。造成爐內(nèi)油嘴火焰超長(zhǎng)，高溫區(qū)接近后墻水冷壁管，局部溫度超高。

綜上分析，此次水冷壁管凸起變形的原因是：

（1）鍋爐給水曾經(jīng)混入未經(jīng)除鹽的生水，進(jìn)入水冷壁管蒸發(fā)段，其中所含離子濃度因水蒸發(fā)而急劇增加，加之鍋爐水系統(tǒng)除垢不及時(shí)(未定期進(jìn)行鍋爐保養(yǎng))，是鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行時(shí)鹽份析出的根本原因。

（2）爐前燃油壓力大大高于油噴嘴設(shè)計(jì)壓力，燃燒時(shí)噴嘴火焰明顯過(guò)長(zhǎng)，爐內(nèi)局部高溫區(qū)域向后墻靠近，火焰過(guò)于接近水冷壁管的正面；而水冷壁管背面（貼近后墻的一面）吸收火焰的輻射熱能，溫度低于正面溫度，且不因火焰近而顯著增加，是導(dǎo)致析出物形成的直接誘因。因此形成上述現(xiàn)象：水冷壁管正面半圓形析出物，中間部位析出物多、厚（約1～2mm），側(cè)面逐漸變少、變?。?.5mm）；背面所在半圓管壁平滑無(wú)析出物。

3 對(duì)策

更新已變形的8根水冷壁管；抽樣檢查其余水冷壁管是否有析出物；嚴(yán)格執(zhí)行鍋爐排污制度，堅(jiān)持定時(shí)排污，降低爐水含鹽量；篩選鍋爐保養(yǎng)劑和除垢劑，定期進(jìn)行化學(xué)處理；適當(dāng)降低爐前燃油壓力（控制在1.3～2.0MPa范圍內(nèi)），合理輪換燃燒噴嘴，適時(shí)調(diào)整燃燒狀態(tài)，控制火焰長(zhǎng)度，避免局部溫度過(guò)高；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，應(yīng)對(duì)在用操作規(guī)程中關(guān)于“爐前來(lái)油壓力不低于2.0MPa”的控制指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)修改（控制在1.3～2.1MPa范圍內(nèi)）。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)3個(gè)月的運(yùn)行，證明上述分析是準(zhǔn)確的，所采取的對(duì)策也很好地解決了問(wèn)題，收到了良好的效果。

[1]冷卻水分析和實(shí)驗(yàn)方法.中國(guó)石油化工總公司生產(chǎn)部、發(fā)展部，1990.

[2]高壓鍋爐技術(shù)管理手冊(cè).天津市鍋爐壓力容器學(xué)會(huì)、機(jī)械工業(yè)沈陽(yáng)教材編委會(huì)合編，東北工學(xué)院出版社.

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1671-0711（2016）10（下）-0040-02