中壓鍋爐水冷壁管塑性變形原因分析及對策

舒世江

（大慶石油化工機械廠，黑龍江 大慶 163000）

中壓鍋爐水冷壁管塑性變形原因分析及對策

舒世江

（大慶石油化工機械廠，黑龍江 大慶 163000）

本文分析了針對中壓鍋爐水冷壁管塑性變形的原因，針對具體問題采取了相應的對策。

塑性變形；原因；對策

0 引言

大慶石化公司1#中壓鍋爐設計型號為WGZ65/3.82-8的負壓鍋爐，1996年投入使用，爐前燃燒系統為上下兩排各3個火嘴，燃料為蒸餾塔底熱渣油與瓦斯混燒，生產450℃、3.4MPa中壓蒸汽，期間進行過局部檢維修。2014年10月修后投入運行，到2015年6月，累計運行3300h，負荷在40～50T/H左右。2015年6月12日切換運行停爐過程中，發現爐內后墻水冷壁管開裂漏水，及時采取措施，避免了水冷壁嚴重爆管事故。

1 現象

6月12日之前的48h內，運行崗位司爐及班長調整1#爐負荷時，爐膛內負壓不足，燃燒火焰忽明忽暗，產汽負荷只能提到50T/H左右(以往完全可以提到58T/H以上)，認為送風量不夠，準備停爐檢查，重點是配風和燃燒系統。

6月12日5：50開始停1#爐，切換運行2#爐。停爐檢查系統，8：00發現1#爐吹灰斗底向外淌水，此時系統蒸汽壓力仍為3.35MPa，溫度為430℃，懷疑省煤器管束有漏點。

6月13日8：00，經過24h自然冷卻后，系統壓力接近常壓，水冷壁管內水溫度也接近常溫。期間分別檢查各部位，發現吹灰斗已不再淌水，而爐前上排中間火嘴附近向外淌水。判斷漏水點不在省煤器，而在水冷壁管(材質為20#鋼、管徑DN60×3)。

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

斷開水冷壁管觀察，所有管內壁向爐膛一側半面有0.5～1mm厚的灰色垢狀物析出，質地均勻、不硬，脫落后易于捻碎，呈微小顆粒狀。管內壁靠墻一側光滑無垢狀物析出，整個管內壁無腐蝕跡象，管外壁向火嘴一面燒蝕跡象明顯。

2 原因分析

通過查看運行記錄及現場對照，鍋爐水位正常，排除缺水因素；檢查水冷壁管下聯箱、斷管下端及定排系統均未發現堵塞現象，排除管內雜物脫落堵塞水冷壁管影響水循環因素；檢查斷管截面情況，否定材質因素。

取管內析出物試樣分析，其主要成分如表1。

表1 水冷壁管析出物組份分析結果

從表1可以看出，氧化鈣和三氧化二鋁兩組份占42.6%，說明有非除鹽水進入水冷壁管或除鹽水未達標。

查閱本周期除鹽水記錄，近期水質達到一級除鹽水標準。但在2014年10～12月間除鹽水Na+超標。再查前幾個周期運行記錄，發現陽離子交換器進水管線與出水短路閥門有內漏現象，在反洗時少量原水短時間直接進入陰離子交換器，導致進爐除氧水硬度、導電度等短時局部嚴重超標，成為水冷壁管形成析出物的根源。

查閱本周期鍋爐運行爐水質控制記錄，發現司爐工沒能嚴格執行操作規程中“對鍋爐定期排污，每日白班進行一次，每次30秒”的規定，有時甚至十余日沒進行排污，致使爐水含鹽量增大。

查設備型號，油噴嘴是2015年10月投用的WYZ1XXX型內混式節能燃油蒸汽霧化噴嘴，替代鍋爐出廠時設計的原機械霧化噴嘴。蒸汽壓力適應的范圍為0.35～1.0MPa，來油壓力要求在0.3～0.9MPa內。查燃料控制記錄，其爐前燃油壓力為2.0～2.2MPa，遠遠高于規定壓力；燃燒時霧化蒸汽壓力為0.9～1.2MPa，接近規定壓力。再查在用操作規程，發現其規定“爐前燃油壓力不低于2.0MPa”是針對原機械霧化噴嘴制定的來油壓力指標，已大大高出蒸汽霧化噴嘴的來油壓力范圍(一般在0.7～2.1MPa內)。造成爐內油嘴火焰超長，高溫區接近后墻水冷壁管，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）鍋爐給水曾經混入未經除鹽的生水，進入水冷壁管蒸發段，其中所含離子濃度因水蒸發而急劇增加，加之鍋爐水系統除垢不及時(未定期進行鍋爐保養)，是鍋爐長周期運行時鹽份析出的根本原因。

（2）爐前燃油壓力大大高于油噴嘴設計壓力，燃燒時噴嘴火焰明顯過長，爐內局部高溫區域向后墻靠近，火焰過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，是導致析出物形成的直接誘因。因此形成上述現象：水冷壁管正面半圓形析出物，中間部位析出物多、厚（約1～2mm），側面逐漸變少、變薄（0.5mm）；背面所在半圓管壁平滑無析出物。

3 對策

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；嚴格執行鍋爐排污制度，堅持定時排污，降低爐水含鹽量；篩選鍋爐保養劑和除垢劑，定期進行化學處理；適當降低爐前燃油壓力（控制在1.3～2.0MPa范圍內），合理輪換燃燒噴嘴，適時調整燃燒狀態，控制火焰長度，避免局部溫度過高；經過一段時間運行后，應對在用操作規程中關于“爐前來油壓力不低于2.0MPa”的控制指標進行適當修改（控制在1.3～2.1MPa范圍內）。

4 結論

經過3個月的運行，證明上述分析是準確的，所采取的對策也很好地解決了問題，收到了良好的效果。

[1]冷卻水分析和實驗方法.中國石油化工總公司生產部、發展部，1990.

[2]高壓鍋爐技術管理手冊.天津市鍋爐壓力容器學會、機械工業沈陽教材編委會合編，東北工學院出版社.

TK223.5+27

A

1671-0711（2016）10（下）-0040-02