鍋爐煙管泄漏事故的原因分析及處理

馬丁

摘 要：對600MW亞臨界汽包爐煙管泄露事故進行檢驗，分析出現(xiàn)事故的原因，并基于事故出現(xiàn)的原因提出相應(yīng)的解決措施，能有效預(yù)防事故的再次出現(xiàn)，產(chǎn)生不良影響。

關(guān)鍵詞：600MW亞臨界汽包爐 煙管泄露 事故原因 事故處理

中圖分類號：TM621文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-9082（2019）10-0215-02

鍋爐煙管泄漏事故的出現(xiàn)會引發(fā)嚴(yán)重的后果，對600MW亞臨界汽包爐使用過程中出現(xiàn)的煙管泄露事故進行探究，能優(yōu)化設(shè)備的安全運行效果，避免造成巨大的經(jīng)濟損失和安全損失，維護設(shè)備的高效穩(wěn)定運行。

一、事故概況

1.事故經(jīng)過

在某廠一臺600MW亞臨界汽包爐運行的過程中，出現(xiàn)了煙管泄露的事故，形成極低水位，引發(fā)了自動停爐的問題。按照事故報告，600MW亞臨界汽包爐在運行方面曾經(jīng)出現(xiàn)過保溫層外大量滲水的問題，對設(shè)備進行觀察，能看到在后煙箱外側(cè)以及右側(cè)孔位置上還存在明顯的流水痕跡，在發(fā)現(xiàn)600MW亞臨界汽包爐煙管泄漏事故的情況下，其他設(shè)備仍然保持正常運行。

2.600MW亞臨界汽包爐基本情況

600MW亞臨界汽包爐是采用美國燃燒工程公司的引進技術(shù)設(shè)計制造的，鍋爐整體為亞臨界參數(shù)、四角切向燃燒方式、控制循環(huán)、單爐膛平衡通風(fēng)、露天布置、泉港框架的汽包爐。從600MW亞臨界汽包爐投入使用后，在本廠中已經(jīng)累計運行了2745小時。鍋爐制作方面所采用的主體材質(zhì)為P295GH，煙管設(shè)計規(guī)格為φ89×3mm，對鍋筒參數(shù)進行分析，其長度、外徑分別為7056mm、4200mm，爐膽的長度和內(nèi)徑分別為6196mm、1615mm。在鍋爐投入使用的情況下，原始材料齊全，屬于已經(jīng)完成定型的產(chǎn)品，并且安全性能監(jiān)督檢驗達到合格標(biāo)準(zhǔn)。

二、事故檢驗

在出現(xiàn)了600MW亞臨界汽包爐煙管泄露的問題后，對事故進行檢驗，重點對破口煙管實施宏觀檢查，并針對煙管測厚、內(nèi)壁、后煙箱等進行集中檢查，對鍋爐煙管泄露的情況做出客觀判斷。

1.破口煙管宏觀檢查

對宏觀檢查結(jié)果實施整合分析，能看出在煙管的第三回程最下部位置上出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕的情況，煙管壁薄，在明顯高于后煙箱底部的位置上有兩根煙管，并且兩根煙管距離后煙箱底部約10mm的距離，煙管底部腐蝕情況最明顯，上部腐蝕情況相對較輕[1]。在檢查過程中觀察破口的位置，可以發(fā)現(xiàn)其位于煙管右側(cè)位置上，相距后管板大約30mm范圍內(nèi)，破口處煙管金屬層出現(xiàn)了變形，向煙管內(nèi)部變形的態(tài)勢明顯，并且在破口處煙管出現(xiàn)了潰瘍狀的腐蝕問題，存在明顯的垢渣堆積現(xiàn)象（見圖1）。相對而言，左側(cè)煙管沒有出現(xiàn)破口的問題，但是表面與右側(cè)煙管存在明顯的相似性，被腐蝕的問題嚴(yán)重。

2.煙管測厚情況

按照測定工作得到的結(jié)果，在鍋爐煙管中靠近后管板位置上金屬壁出現(xiàn)了明顯減薄的問題，并且煙管底部位置減薄的情況更加嚴(yán)重。此外，觀察右側(cè)鍋爐煙管，發(fā)現(xiàn)破口位置四周金屬壁僅有1.0mm，破口處壁厚明顯偏低，受到外側(cè)水壓的影響，必然會出現(xiàn)短時間破裂的情況。對相鄰其他煙管進行檢查，并未發(fā)現(xiàn)有明顯的異常問題。

3.煙管內(nèi)壁檢查情況

在對煙管內(nèi)壁實施檢查后，能看到第三回程最底部的位置上出現(xiàn)泄漏事故的煙管減薄部位表面不平整，潰瘍狀明顯，并且在底部形成了較多的水垢，也能清晰看到流水的痕跡，這些水垢和流水痕跡并未對煙管內(nèi)壁造成巨大的破壞，經(jīng)過檢查后也沒有發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕現(xiàn)象。

4.后煙箱檢查情況

在對600MW亞臨界汽包爐后煙箱進行檢查，整合檢查結(jié)果可以看出鍋爐制作方面在煙箱底部使用了一整塊鋼板，在周圍都使用了耐火性較好的材料完成砌筑工作，在頂部則設(shè)置了與節(jié)能器聯(lián)通的出口，排水口的位置放置到后煙箱的正中位置上，排水管向外延伸，伸出煙箱底部鋼板15mm的長度，采用焊縫連接的方法，煙箱底部處于第三回程最低的兩根煙管出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕的情況，煙箱內(nèi)仍然存在明顯的積水問題[2]。對積水線的痕跡實施分析判斷，可以判定積水深度一般保持在30mm左右，并且在測定積水的pH數(shù)值后發(fā)現(xiàn)為4.0。在對排水管進行檢查后，看到排水管位于煙箱底部的位置上，存在嚴(yán)重的堵塞情況。后煙箱內(nèi)壁、節(jié)能器底部都存在明顯的銹垢，管板外壁銹垢的情況也較為嚴(yán)重。

5.垢樣成分分析

在完成基礎(chǔ)的檢查工作后，為了能結(jié)合實際情況做出準(zhǔn)確的判斷，選取600MW亞臨界汽包爐煙管內(nèi)部以及后煙箱位置上形成的垢樣開展化學(xué)分析工作。結(jié)合分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，垢樣的主要成分為鐵的氧化物、鐵的硫酸鹽以及鐵的亞硫酸鹽，這些垢樣是較為典型的煙氣腐蝕金屬形成的產(chǎn)物，會對煙管產(chǎn)生直接的影響。

三、事故原因分析

對事故原因進行解析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)事故主要是三個方面原因共同作用的結(jié)果。

1.天然氣成分及燃燒原理

按照天然氣來源方面的差異，主要可以劃分為氣井氣、礦井氣以及油田伴生氣。600MW亞臨界汽包爐運行方面，主要使用的為氣井氣，其主要成分為CH4、C3H8、C4H10、CnHm、N2，占比分別為98.0%、0.3%、0.3%、0.4%、1.0%，燃燒過程中形成的反應(yīng)方程式為CnHm+O2→CO2+H2O，燃燒形成的煙氣中水蒸氣含量較好。對煙氣進行分析，能看出水的露點為水蒸氣分壓力過程中與之相對應(yīng)的飽和溫度，基本可以判斷為60～70℃，而在設(shè)備運行方面，節(jié)能器中水溫度遠遠低于水蒸氣的露點，因此在設(shè)備運行方面會導(dǎo)致大量冷凝水生成[3]。

2.煙氣腐蝕機理

在600MW亞臨界汽包爐運行過程中，鍋爐所產(chǎn)生的尾部煙氣形成的腐蝕問題可以歸屬到露點腐蝕的范疇。燃料中往往會含有部分硫，在燃料燃燒的情況下會生成SO2氣體，也會生成少量的SO3氣體，在與水分融合的情況下發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸蒸汽，產(chǎn)生腐蝕性的作用，對煙管金屬表面腐蝕，在此過程中涉及到的主要反應(yīng)方程式為：

。

3.煙管腐蝕原因

600MW亞臨界汽包爐運行時煙管以及尾部煙箱部位在燃燒的情況下形成了大量的SO2氣體，此時煙氣中的水蒸氣露點明顯高于節(jié)能器水溫，在水蒸氣冷凝作用下SO2氣體會產(chǎn)生強酸，導(dǎo)致鍋爐煙管受到嚴(yán)重的腐蝕。這在一定程度上表明天然氣含硫量相對較高。結(jié)合檢查結(jié)果可以判斷在鍋爐內(nèi)部只有第三回程最低位置煙管腐蝕嚴(yán)重，出現(xiàn)了泄露的情況，其他煙管幾乎沒有被腐蝕，可以判斷煙管受到腐蝕的情況與其位置存在直接的關(guān)系，按照位置條件進行分析，能判斷排水管的位置、排水閥操作難度等對冷凝水運行產(chǎn)生影響，在冷凝水流入煙管的情況下形成腐蝕。在天然氣燃燒的情況下會對煙管產(chǎn)生腐蝕性的影響，長時間以后會造成煙管泄露方面的問題[4]。

四、事故處理措施

在系統(tǒng)解析600MW亞臨界汽包爐煙管泄露事故出現(xiàn)原因后，為了有效的處理和預(yù)防，需要按照國家法律規(guī)定制定以下處理措施。

其一，對600MW亞臨界汽包爐煙箱底部實施有效的改進，將平底改裝為漏斗形狀，將排水管安裝在漏斗最低處的位置上。針對鍋爐節(jié)能器也采用同樣的方法實施改裝處理，確保在鍋爐運行過程中煙箱內(nèi)以及節(jié)能器內(nèi)產(chǎn)生的冷凝水能自由的排出，避免與煙氣結(jié)合產(chǎn)生腐蝕作用[5]。

其二，對排水管轉(zhuǎn)彎部位實施改造，從原有的彎頭設(shè)置轉(zhuǎn)變?yōu)槿ㄔO(shè)置，確保在排水管出現(xiàn)堵塞問題的情況下可以及時有效的采取疏通措施，增強排水管運行方面的通暢性。同時，對排水閥的位置實施合理化的調(diào)整，設(shè)置為高于地面1米的位置上，為司爐工有效開展排水工作創(chuàng)造便利。

其三，針對天然氣實施脫硫脫水處理，對燃料燃燒過程中產(chǎn)生的含硫氣體量進行控制，有效降低形成SO2氣體和SO3氣體的幾率，實現(xiàn)對硫酸腐蝕問題的合理控制。

在采取上述措施進行優(yōu)化控制后，煙箱部位冷凝水滲漏的情況得到了極大的改善，鍋爐運行過程中再沒有出現(xiàn)煙管泄露方面的異常問題。

結(jié)語：

綜上所述，針對600MW亞臨界汽包爐煙泄露事故的原因進行解析，從不同的角度探尋引發(fā)事故的原因，能對600MW亞臨界汽包爐的規(guī)范化使用形成更加深刻的認識，增強600MW亞臨界汽包爐使用安全，為設(shè)備的高效穩(wěn)定運行提供堅實的保障。

參考文獻：

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[5]李杰，郭建新，王儒瑞.DZL型鍋爐煙管脹口泄漏的原因及維修[J].山東煤炭科技，2014（1）：108-109.