ｊ工艺设计改造及检测检修 Ｃｈｉｎａ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ 对锅炉水冷壁爆管的原因与其解决研究 汪海涛 （丽水市特种设备检测院，浙江丽水３２３０００） Ｉ摘要】锅炉水冷壁爆管将直接影响到锅炉的正常运行，也会对使用效果造成一定的影响。本文通过对锅炉水冷壁的宏观检查、化学物理分 析来对爆管原因进行分析，确定根本原因。锅炉水冷壁爆管的原因多为水循环故障、腐蚀与裂纹等。通过对根本原因的分析，制定出相关的避免水冷 壁爆管的有效措施，提高使用效率。 【关键词ｌ爆管水冷壁锅炉水循环压力容器 １引言 与蒸汽流量都会下降。只有充分认识到爆管时的现象，才能进一步 对于爆管的分析，一般通过宏观外观检查、金 锅炉水冷壁爆管是一个严重的问题，将会影响到机组的安全稳 对爆管原因进行分析。综合确定出爆管的根本原因。 定运行。由于锅炉所处的环境较为复杂，在原因分析时，面临着众多 相分析以及机械性能分析三种方式，３．１外观检查 的困难，涉及到的部门较多。需要采取多种有效的手段对爆管原因 对某爆管进行现场查看。发现炉管有明显的弯曲变形，爆口朝 进行综合分析。使用一般的快修模式很难根治问题，即使当次修好 最大开口宽为１５ｒａｍ，爆口处 后，下次在任何一个时间都有可能再次发生爆管事故，从而带来不 向火面侧，为鱼唇状，长度约为５５ｍｍ，有局部鼓胀，同时也有明显的减薄，最薄处如刀口。锅炉水冷壁管爆 确定因素与安全隐患。 金属管在超长时间的允许运行温度环境下使用时，由于蠕变操 管处外观见图１。３．２化学成分分析 作影响，材料的缺口敏感性增加，在持续的高温高压强度下极易产 ２００３年汕头热电厂某锅炉发生爆管的水冷壁管位于前墙右角 对管道的横纵向分别使用仪器进行金相检验，管道的 时间内突然上升，达到钢管材料Ｉ临界点以上温度。在此时钢的抗拉 卫燃带以下，管道的纵向为管 强度会急剧下降，在介质压力作用下，温度高的将会首先产生塑性 横向样品结果为铁索体与珠光体，晶粒度为六级，金相组织也为铁素体与珠光体， 变形，管径涨粗、壁变薄，从而形成爆破，这一过程较为迅速，也称加 内壁腐蚀坑处有０．１５ｍｍ的氧化层，晶粒度为六级，微观特征正常。 速蠕变损伤。 ２００８吉林石化某公司锅炉发生爆管事故，通过对爆管的水冷壁 ２锅炉水冷壁爆管的危害 管进行金相检查。破口周围组织为铁素体与球化珠光体，部分晶界 首先对锅炉的水冷壁管有一个初步的了解。这一般敷设在锅炉 上有碳化物，裂口有多处蠕胀微裂纹。 的炉膛四周，由多根并联管组成的水冷包壳。水冷壁是锅炉的主要 ４锅炉水冷壁爆管原因基理 受热部位，由多根钢管组成，吸收膛中的高温辐射热量，内部介质受 ４．１水循环故障 热后做上升运动，蒸发的气体或流动的水在管内流动，外部则接受 对于自然循环的锅炉来说，炉内的水循环通过管内水的重力下 锅炉的热。水冷壁管开始的主要作用并非是为了受热，而是为了使 用于克服上升管 炉膛冷却，避免受到高温的破坏，只是取代了汽包，成为锅炉运行中 降压与上升管中的压力压差形成的一个循环回路，的主要受热部分 锅炉中有５０％左右的热都由水冷壁吸收。现代水管 的汽水混合物的流动阻力与克服下降管内阻力的有效压力与剩余 生爆管。短时过热主要是指由于冷却条件恶化，部分管壁温度在短 剩余压 锅炉以水冷壁当成锅炉主要的蒸发受热面 水冷壁的工作条件较为 压力相一致。流动压力稳定时下降管的阻力将会不断减少， 复杂，要承受高温高压的工作条件，同时还要受到烟气侧的腐蚀与 力越大，水循环速度将会加快。饱和的炉水下降时，流速将会增加，产生了流阻，消耗一些能 疲劳损伤，在使用过程中，极容易出现水冷壁管的泄漏问题。 力，造成下降管的人口处静压力下降，水可能会汽化，汽泡积累，减 ３锅炉水冷壁爆管原因分析 少了进入上升管内的水量，上升管管壁的冷却条件恶化，形成过热 锅炉的水冷壁爆管原因有很多，一般在爆管发生时，会先出现 的问题。另外，还有下降管处的汽穴问题。 破裂处的蒸汽喷出的声音，如果严重时，将会瞬间出现爆破声。在发 ４．２水冷壁腐蚀与裂纹 生锅炉水冷壁爆管时，蒸汽与烟气将会从门、孔等部位喷出。在锅炉 般水冷壁都会出现腐蚀与磨损的问题，磨损主要出现在一次 仪表上可以看出，水位、汽压与烟气的温度将会明显下降。给水流量 风口周围的水冷壁管处，由于风粉流的冲刷与吹灰器的吹扫时造成 一的冲刷磨损影响。水冷壁磨损的部位主要是在一次风口周围的水冷 壁管，因风粉流冲刷磨损和吹灰器吹扫时的冲刷磨损等引发。当一 次风粉混合物吹进人炉膛时，喷燃器角度问题或其他的稳燃设施布 置不当时，都可能会使煤粉气流冲刷水冷壁管，引起管壁磨损不断 变薄，甚至造成破损的问题。 在外观检查过程中也可能会发现爆管裂口外一些裂纹开始向 外部延伸，边缘为不平整的钝边，并没有明显减薄，也就是由细小裂 纹在某种压力因素作用下呈现脆性破坏，内部明确的垢层将会出现 脱落。 ４．３氢脆 由于汽水品质不良，内部含有多种杂质，在管的内壁结成以氧 化铁为主的垢层。由于水垢的传热特性较差，在其表层下的金属管 壁温度升高，将会导致渗透到垢下的炉水会快速蒸发，从而无法与 炉管中的炉水相混合。垢下炉水中的各种杂质浓度通过不断积累， 图１锅炉水冷壁管爆管处外观 ７８ ２０１４年８月下第ｌ６期总第１９６期 Ｃｈｉｎａ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ 工艺设计改造及检测检修 将会变得很高，产生游离的氢氧化钠物质。而在垢下浓缩的氢氧化 免了燃烧不完全的煤粉颗粒冲刷水冷壁管引起磨损爆管。要控制好 钠溶液则具有很强的腐蚀性，化学品的作用使炉管内壁表面的保护 次风速和二次风速。如果一次风速太小，会造成煤粉着火距离喷 膜溶解，这部分钢与氢氧化钠产生化学反应生成氢原子和亚铁酸 燃口太近，在运行中，一次风总风压过低，就可能造成着火距离太 一钠，亚铁酸钠水解为Ｆｅ Ｏ，和氢原子。当氢原子不能被水流带走，便 近，从而引起燃烧器喷口的过热变形直至损坏。二次风风速太低也 开始向金属内部渗透，从而产生氢腐蚀。氢腐蚀是一种常见的爆管 会造成着火距离太近，造成燃烧器喷口的损坏。煤种发生变化，煤质 原因，需要定期清理垢物。 变好，挥发分提高后，一次风喷口的煤粉着火距离变近，运行人员如 另外爆管的原因很多，锅炉由于使用时间长，在锅炉停炉检修 不能及时调整好一次风和二次风，以适应煤种的变化，会造成燃烧 时，检修人员不小心，把工具遗留在锅内，当运行时，汽水翻腾，把杂 器损坏。５．３强化锅炉制造的检验工作 物卡在管内，也容易造成水循环受阻。如果给水中有大量的氧气、二 氧化碳等气体，也将会对锅壁造成腐蚀，引起爆管。如果锅炉水处理 在冷水管与锅炉制造过程中，要充分做好质量检验工作。提高 提高焊工技能水平和工作责任 不好，水质无法不合格，将会导致管内结垢严重；管壁冷却效果变 焊接质量要加强焊工的技术培训，还要严格按照技术规范，提高焊口无损检测的质量和水平。 差，造成管壁温度升高而过热胀粗爆管；在锅炉运行时，很多的企业 心外，都不经常排污，使得排污管堵塞，集箱内水垢泥渣大量堆积，水循环 以确保压力容器达到相关的标准与要求，避免在使用过程中出现 肯定会受到影响，造成管壁温度升高，在得不到冷却的情况下而过 各类故障。热爆管。 ６结语 在锅炉运行中，水冷壁管发生爆管是一种典型的故障问题，严 重影响到了机组的整体运行。面对爆管问题，要采用正确的方法，通 ５如何防止锅炉水冷壁爆管问题 ５．１散垢处理 对于污垢对于锅炉的影响较大，需要引起足够的重视 首先严 过外观检查、金相分析与机械性能研究方面进行综合分析，以确定 在运行与操作过程中，做好锅炉的保养工作，及时刷洗 把化学技术监督，严格执行汽水品质跟班取样化验的规定，以确保 出根本原因。做到清洁清理。随着现代材料技术的不断进步与锅炉运 良好的汽水品质。按锅炉停用时间长短使用不同的保养措施与方 清除污垢，锅炉水冷壁的爆管问题将会不断减少，从而促 法，根据垢量、运行周期适时对锅炉进行一定程度的酸洗，从而保证 行操作的不断规范，水冷壁管的传热效果；在锅炉运行过程中，要加强吹灰管理，制定合 进现代锅炉行业的不断进步。 理的吹灰程序、参数和吹灰周期，避免发生由于人为操作不当或吹 参考文献： 灰设备存在缺陷而造成的受热面的吹损。 ［１］王瑛玖。伍先波．锅炉水冷壁爆管原因分析［Ｊ］．品牌与标化，２０ｌ１， ５．２严格工艺纪律 ０４：３８－３９． 要加强运行管理，运行时认真操作，严禁锅炉超负荷运行，认真 ［２］周占发，姜天文，崔鹏。姜华．２２０ｔ／ｈ煤粉锅炉水冷壁爆管原因分析 按规程升、降负荷，加强对管壁温度的监视，减少管壁超温。ｄｃｓ等系 及预防措施［Ｊ］．化工科技，２０１ １，０２：４２—４４． 统的投用，不仅使电耗下降，而且煤粉颗粒更均匀，燃烧更安全，避 一…・上接第７７页 外，我们提出了以下巩固措施：一是将作业标准编入岗位作业指导 握了设计动作理念后，我们就发现设计流水线时充分考虑了动作条 书。二是制定作业区安全卡控管理措施。三是规范设备操作、定岗定 巡检力度，定期开展设备检修工作。五 件，却忽略了动作过程中条件的丢失，如我们工件掉落问题，只要判 人定责。四是加强设备自检、提高设备的自我处理能力。本文就车轴加工 断条件满足就让车轴机械手去取料，但取料过程中突然人为下降， 是储备好易损零部件，就需要立即终止或者等待。为止我们在主程序里又增加了一个 流水线的定位精度和安全运行改进的原因、经过、措施做了简要阐 希望对今后流水线设计及技术改造有所帮助。 Ｌｏｇｉｃ４紧急制动功能块，只要其中一个条件丢失就直接紧急制动。 述，３结语 参考文献： 设备操作与保养［Ｈ］．北京：中国铁道 车轴加工流水线是我单位铁路客车轮对、货车轮轴生产的主要 ［１］中机设备维修技术服务中心．２００１． 设备，其技术状态的好坏直接影响到日常生产能力乃至影响到全局 出版社，２］德国倍福自动化有限公司．德国倍福产品简介［Ｍ］．北京：２０１ ２． 客、货车段修任务的完成。在对以上问题的分析研究并最终解决之 ［……上接第７６页 可以得到合格产品气；操作成本低，由于ＰＳＡ单元无溶剂等辅助材料 Ｏ，＋ＣＯ＋ＣＯ ≤１０ｐｐｍ的技术要求。具体成分见表２： ５．２运行中问题 消耗，且电耗很低；无三废排放，对环境不会造成污染，因此环境效 益明显；投资和运行维护费用低。 运行初期，由于精脱硫剂在生产过程中使用了碱洗工艺，导致 ６结语 吸附剂微孔吸附了空气中的酸性气体ＣＯ ，当变压吸附出来的合格 通过半年多的运行，该装置工艺设计合理，运行稳定，操作和调 氢气通过该吸附剂时，残留的ＣＯ，混入氢气中，从而导致最终产品氢 节简单，负荷弹性大，对原料气的适应能力强。吸附剂性能稳定、吸 气ＣＯ 超标。在连续置换两天后，吸附剂微孔中的ＣＯ撇解吸出，产 附容量大、抗压强度高。程控阀门响应速度快、动作稳定，无泄漏现 品氢气ＣＯ，含量合格。 象。控制系统和软件稳定、先进，具有较高的自动化程度。但在以后 ５．３该工艺具有以下优点 的运行过程中，针对变压吸附吸附剂容易被污染的特点，定期检测 工艺流程简单、原料适应性强；操作弹性大，可以在３０－１１０％的 预处理效果，及时更换预处理填料，做好预处理的把关工作，保证变 弹陛范围内稳定生产，自动化程度高，ＰＳＡ单元全部采用计算机自动 压吸附吸附剂能长久稳定运行。 控制，完全无需人工操作和干预；开停车时间短，通常开车２小时就 ２０１４年８月下第１６期总￥１９６￣ ７９