水火管鍋爐管板裂紋、鍋筒鼓包及水冷壁爆管的分析及處理

【摘 要】 水火管熱水鍋爐由于其自身結構和用戶水質及運行水平等原因易出現管板裂紋、鍋筒鼓包及水冷壁爆管問題。本文簡要介紹了管板裂紋、鍋筒鼓包及水冷壁爆管產生原因及處理建議，希望能為廣大供熱公司提供有益的參考。

【關鍵詞】 水火管 管板裂紋 鍋筒鼓包 水冷壁爆管 水質 處理建議

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.08.017

1 引言

2014年某單位新安裝兩臺某廠生產的DZL7.0-1.0/95/70-AII型水火管熱水鍋爐，同年10月投入運行使用。鍋爐運行二個月后發生管板裂紋、鍋筒鼓包及水冷壁爆管等問題。

2 管板裂紋、鍋筒鼓包及水冷壁爆管原因分析

經檢查發現鍋筒底部存在大量片狀水垢、水渣和泥沙等沉淀物堆積現象，沉淀物均布于筒體前部、中間隔板、兩側水冷壁管及前拱管水冷壁區域內。鍋筒底部鼓包2～3處，鼓包高度超過30mm。前管板后部煙管間積聚硬質水垢約厚500mm，管板中部孔橋裂紋三十余處。水冷壁管爆管3根，水垢堵塞在水冷壁彎管上部彎曲處，爆破孔處于堵塞區下部。水冷壁管有明顯過燒及壁厚減薄現象。

由于該鍋爐房未設置軟化水設備，鍋爐給水為硬度較高的地下水，且未經水處理設備處理，給水硬度遠遠超過國家標準GB/T1576《工業鍋爐水質》規定的不大于0.6mmol/L的要求，鍋爐水質嚴重超標。

天然水中一般都含有少量的鈣離子和鎂離子，還含有少量碳酸氫根離子。將天然的水長時間加熱煮沸，會生成難溶的碳酸鈣、碳酸鎂及氫氧化鎂等溶解度很小的物質，從水中析出后，形成沉淀。

水垢根據其形成原因和成形狀態的不同大致可分為硬垢和軟垢兩種。軟垢對鍋爐影響較小，硬垢則通常膠結于容器或管道表面，對鍋爐有較大的不利影響。首先，硬垢導熱性很差，會導致受熱面傳熱情況惡化，從而浪費燃料或電力。其次，硬垢如果膠結于熱水器或鍋爐內壁，還會由于熱脹冷縮和受力不均，極大地影響鍋爐安全運行。

高硬度的給水不經過處理直接進入鍋爐使用生成水垢的規律是：水中的鈣鎂鹽類首先在熱負荷較高的高溫區前管板內壁和鍋筒受熱面上形成局部瞬間過飽和，在管板內壁和鍋筒壁上晶狀析出擴散并增厚形成水垢，這種碳酸鹽性質的水垢生成速度快、孔隙大而松脆粗糙，導熱系數極小，阻熱性強。在前部鍋筒內，當水垢層增厚到3mm～4mm左右時，受溫差交替變化的影響水垢呈片狀脫離金屬受熱面，這種現象在鍋爐內反復進行而形成較大面積的水垢、水渣和泥沙堆積。

前管板因硬質水垢積聚而無法得到有效冷卻，導致前管板溫度過高，孔橋間應力劇增，使得原有因加工原因而存在的微裂紋擴大為實質性的裂紋，導致孔橋間出現裂紋。

由于鍋筒底部和水冷壁管處于爐膛前部高溫火焰輻射區，熱負荷非常高，受熱面上一旦有水垢形成和水渣、泥沙等沉淀物淤積，鍋水就不能對受熱面進行及時冷卻，從而致使鍋筒底部和水冷壁管的壁溫超過其正常的工作溫度，強度急劇下降，最終導致鍋筒鼓包和水冷壁管過燒變形或爆管問題的發生。

當硬度較高的水質進入鍋爐后，按其化學當量以最低值計算，每噸水可析出0.25千克水垢生成物，每天按25噸的補水量計算，兩個月在鍋內可生成375千克水垢生成物。

在這兩臺鍋爐停爐處理時從鍋爐后部頭孔掏出的大量水垢、水渣和泥沙等就是明顯的例子。

3 幾點建議

鍋爐運行過程中出現管板裂紋、鍋筒鼓包及水冷壁等問題，不僅影響鍋爐的運行安全和供熱質量，而且大大降低了鍋爐運行的技術經濟性。據試驗，鍋筒及受熱管內壁結生1mm水垢，就要多消耗燃煤2%～3%；結生2mm水垢，多消耗4%左右燃煤；結生5mm水垢，浪費燃料6%～8%；結生8mm水垢，浪費燃料34%左右。

鋼鐵和水垢的傳熱系數

由水垢引起的傳熱損

因此，為了從根本上解決鍋爐的水冷壁爆管和鍋筒鼓包等問題，保證鍋爐的安全經濟運行，筆者建議用戶采取如下措施：

（1）增加水處理設備，同時加強對水處理化驗人員的技術培訓，使鍋爐水質達到國家標準GB/T1576《工業鍋爐水質》規定的各項要求，保證鍋爐受熱面運行的安全性與經濟性。

（2）對現有鍋爐回水干管上的除污設備進行改造或更換，以保證除污設備的除污質量，防止回水中所攜帶的泥沙、水垢、鐵銹等雜質進入鍋爐而影響鍋爐。

（3）停爐后對整個供熱系統進行全面檢查和維護，保證熱水循環回路的嚴密性，減少跑、冒、滴、漏，降低熱水循環系統補水量，使系統補水率小于2%，以保證鍋爐運行的經濟性和安全性。

（4）排污操作。加強排污管理，視水質情況，每班（8小時）至少進行排污一次。排污時，排污處的水溫應降到80[℃]以下才能進行。應采用少量多次，逐閥排污的方式進行。

作者簡介

余曉穎，工程師，遼寧省西豐縣鍋爐檢驗所所長，畢業于長春工程學院，從事檢驗工作20余年。

孟繁宇，助理工程師，遼寧省西豐縣鍋爐檢驗所檢驗員，畢業于東北師范大學，從事檢驗工作20年。

（責任編輯：張曉明）