CDQ鍋爐水冷壁管泄漏原因分析及對策

張　芳（馬鋼煤焦化公司，安徽`馬鞍山`243000）

CDQ鍋爐水冷壁管泄漏原因分析及對策

張芳
（馬鋼煤焦化公司，安徽`馬鞍山`243000）

對干熄焦鍋爐運行中出現的水冷壁管泄漏問題進行了分析與討論，并提出整改方案。

干熄焦鍋爐；水冷壁；泄漏

一、泄漏情況

馬鋼4號CDQ鍋爐（圖1）自2013年12月起連續5次出現水冷壁角部管泄漏，嚴重影響安全生產，為此，對其進行了分析與討論，并提出整改方案。

二、4號CDQ鍋爐水冷壁管泄漏情況統計

4號CDQ鍋爐水冷壁管泄漏情況統計如表1所示。

三、原因分析

1.4號CDQ鍋爐入口的膨脹與密封問題

鍋爐本體處于循環氣體的負壓區，對密封要求較嚴，不允許漏空氣進去。設計采用全膜式壁的輕型爐墻，以最大限度降低漏風，鍋爐頂部采用折邊板和小的密封罩內襯耐火澆注料的形式進行密封；與高溫膨脹節之間采用鋼框架連接（全鋼板密封，內襯耐火澆注料）。為解決鍋爐入口膨脹問題，設計主要采用高溫膨脹節來吸收各方膨脹量。同時配套以下細節。

圖1　鍋爐外觀圖

表1

（1）鍋爐入口的鋼框架內部澆注料留有膨脹縫。

（2）鍋爐入口鋼框架與水冷壁之間采用大法蘭連接，大法蘭螺栓孔采用長橢圓孔，留有膨脹余地。

（3）左右側墻的第一根水冷壁管外包裹硅酸鋁纖維薄氈（3mm），然后再填充耐火澆注料，現場檢查發現：安裝單位沒有包裹硅酸鋁纖維薄氈而直接充填澆注料，影響了第一根管子的自由膨脹。

（4）鍋爐水冷壁鰭片頂部中間部位留有消除應力的膨脹縫，而左右墻第一根管子與前后墻相連的鰭片因為是在現場拼接，施工圖紙未做任何交代，因此此處大多被直接滿焊，未留有消除應力的圓弧過度或膨脹縫。

（5）2012年，4號CDQ鍋爐入口連接鋼框架內部澆注料出現開裂、脫落，密封鋼板因直接接觸到高溫煙氣過熱變形而開裂，迫于保產壓力無法停爐修復澆注料，只是在外面加裝了一塊密封鋼板（板內填充澆注料），這一臨時措施解決了密封問題，卻影響了大法蘭的膨脹。

（6）2014年6月9日定修時，發現高溫膨脹節內部澆注料已大面積脫落，鋼板變形開裂，迫于保產無法停爐修復，采取在外面又加裝一層膨脹節來解決密封問題。現場對比測量4號爐、5號爐高溫膨脹節寬度，數據如下。①高溫膨脹節頂部寬度：4號爐右墻850mm，左墻840mm；5號爐左右墻均為810mm；②高溫膨脹節底部寬度：4號爐800mm，5號爐780mm。4號爐高溫膨脹節寬度明顯大于5號爐，且右墻與左墻寬度偏差嚴重超標。

（7）4號CDQ鍋爐右墻入口連接鋼框架吊桿呈歪斜受力狀態，其余各CDQ鍋爐入口連接鋼框架吊桿均呈自由垂直受力狀態。說明此處給鍋爐水冷壁施加了巨大壓力。

2.泄漏管段割管取樣檢測

（1）宏觀檢查：鰭片焊接成形差，管子無脹粗、變形，管壁顏色正常，內壁沿管縱向存在密集型裂紋，且向上下延伸。

（2）厚度檢測：無明顯減薄。

（3）硬度檢測：沿管子周向硬度值不均勻，85～184HB。

（4）金相分析：管外壁母材存在帶狀組織1級，內壁母材存在帶狀組織2～3級；組織不均勻（圖2）。

綜上所述，造成此處泄漏主要有以下原因：①管材缺陷；鍋爐水冷壁管冷熱溫度交替變化導致在帶狀組織邊緣產生裂紋。特別是在緊急停爐放水搶修、之后又緊急進水開爐的狀況下，左右墻第一根管因為包裹著耐火澆注料，溫度來不及降下來，先放水再進水，導致溫度梯度變化大，易在受力復雜、管材又含有帶狀組織、組織不均勻、硬度值偏差大的部位產生裂紋；②此處屬于各方連接部位，受力結構復雜，施工圖紙未能明示此處應留消除應力的圓孔或縫隙；③施工單位未按圖施工，省略了包裹在第一根管子外邊的硅酸鋁纖維薄氈，而直接充填澆注料，影響了第一根管子的自由膨脹；④鰭片焊接成形差造成的應力集中；⑤鍋爐入口鋼框架內部澆注料開裂脫落，從外部采取的加固密封措施影響了大法蘭的膨脹，高溫膨脹節的寬度偏差超標和鍋爐入口右墻鋼框架吊桿的歪斜受力，均說明4 號CDQ鍋爐入口處存在較嚴重的膨脹問題，這些都加劇了水冷壁角部管承受交變的熱應力。

圖2　管內壁帶狀組織

四、措施

按對生產影響最小、經濟損失最小、安全可控原則確立以下3種整改方案。

方案一：在公司全力保高爐生產的大背景下，盡最大努力降低左墻第一根管一旦泄漏給生產秩序帶來沖擊。采取嚴格的保產監控措施，及時調整爐況，維護好設備，盡量保持生產均衡穩定。力爭能堅持到2015年的3月過完冬，申請40h計劃檢修，按右墻第一根管的體外循環辦法，再敷設一路除鹽水管道去左墻，封堵該管與上下集箱的接口，通除鹽冷卻水進行體外循環。目前輔助循環除鹽水管路已敷設到位，隨時做好執行封堵作業的準備。

方案二：等待機會檢修，更換左右墻第一根水冷壁管。準備好水冷壁管及其支撐板和擋板備件，耐火澆注料、硅酸鋁纖維薄氈、高溫螺栓螺母等材料，等待大的機會檢修，更換左右墻受損管道，恢復系統原設計狀態，檢修需10天，建議考慮同期更換高溫膨脹節。

方案三：2015年年底前申請大修，徹底排除系統隱患。既已發現該管材存在帶狀組織，不排除其他水冷壁管也存在同樣缺陷的可能性，等新區6號CDQ工程投產后，建議申請4號CDQ鍋爐大修，抽查一部分水冷壁、過熱器、省煤器、蒸發器管段，拆除鍋爐入口密封擋板及澆注料，嚴格按規范重新進行澆筑，整改完善現有膨脹與密封設計，徹底解決系統問題。

KT223.3+1

B

1671-0711（2015）09-0066-02

（2014－12－29）