鍋爐空氣預熱器聯通箱鋼板失效分析及對策

田繼平 趙永東

中石油第二建設有限公司 甘肅蘭州 730000

1 空氣預熱器的工作原理及出現的問題

1.1 空氣預熱器的工作原理

某石化公司動力廠新建75噸燃氣蒸汽鍋爐采用管式空氣預熱器。在管式空氣預熱器中，冷空氣從下管箱進入，通過煙氣加熱經聯通箱進入上管箱再加熱，加熱后的空氣經過連接在上管箱上的風道進入爐膛[1]。

1.2 運行過程中出現的問題

在鍋爐中交后進行煮爐階段，鍋爐正常運行24個小時以后，在聯通箱的外側垂直面上，明顯出現了2處“人”字形裂縫。出現上述情況后，車間緊急停車，組織人員進行檢查。經過檢查后發現，鋼板有明顯撕裂現象，整個鋼板表面，分布著許多不規則的細小裂紋，裂紋呈現出金屬光澤，屬于新裂紋，發現裂紋后及時經查閱了聯通箱圖紙。

經過查閱圖紙，聯通箱的主要參數如下表1所示：

表1 聯通箱的主要參數表

2 聯通箱鋼板撕裂的原因分析

聯通箱鋼板撕裂后，經過現場檢查綜合分析，得到引起此鋼板失效的以下幾個原因：

2.1 利舊鼓風機的影響

鍋爐用鼓風機為利舊鼓風機，其運行工況不太良好，噪音較大，并且殼體有比較嚴重震動；風門葉片有松動現象，吸風室為自制矩形吸風室，吸風室與風門連接段為直管段，沒有過渡段。

2.2 聯通箱轉角處沒有導流板

聯通箱轉角處無導流板，使得風力直接作用在聯通箱鋼板上，在長時間的風蝕作用下造成受力部分鋼板的減薄。而聯通箱外側亦無加固措施，使得聯通箱鋼板大面積的發生震動[2]。

2.3 圖紙設計的偏差

鍋爐廠家圖紙與煙風道設計圖紙有出入。鍋爐廠家按照新鍋爐設計慣例使用4mm鋼板，未考慮現場實際鼓風機工況。而設計院在設計煙風道時，綜合考慮了現場情況，煙風道設計制造厚度為6mm。因此在鍋爐廠家和設計院前期沒有對接的情況下各自完成了設計，造成了鍋爐廠家對聯通箱鋼板選用較薄，在實際使用過程中發現不能滿足現場實際工況要求。

3 聯通箱修復的方法和措施

對現場事故鋼板進行取樣分析，進行金屬元素定量分析，金屬材料化學成分分析見表2。

表2 鋼板化學成分表

選取3塊樣品進行超聲測厚，其數據見表3。

表3 鋼板測厚數據表

經過對原聯通箱鋼板進行檢測分析、對比，其結果滿足鍋爐廠家提供的圖紙要求。

針對引起聯通箱鋼板失效的原因，制定出了相應的修復工藝，對整個聯通箱的部分結構進行了變更設計，對引起鋼板失效的其他因素進行了消除。

3.1 對鼓風機存在的問題進行復查

針對利舊鼓風機殼體震動嚴重的問題，機泵專業對鼓風機進行了檢修。分別對聯軸器之間的距離、轉動部位采取檢查、測量、復位等方法，對超標的部位專項檢修、保養；聯軸器的同心度進行從新測量找正，把各項數據控制在標準范圍之內。

松動的風門葉片采取檢查修復的方法，使風門葉片夾角符合設計要求，對葉片進行緊固，恢復其功能，減小了鼓風機殼體的震動。

3.2 對吸風室入口及風道與聯通箱接口進行改造

吸風室入口的直管段經過設計方的同意進行技術改造，在原有的吸風室與風門的直管段連接處縮短直管段的長度，增加過渡段，減少風力撓動，減少了聯通箱的震動，增強吸入風量，改善了鼓風機的效率[3]。

風道與聯通箱接口處，由于風道設計院與鍋爐廠家的圖紙在前期未溝通，鼓風機基礎與安裝空氣預熱器的鍋爐框架存在坐標的誤差，使得鼓風機出口和下管箱入口豎直空間內偏差500mm，前期使用長度為700mm的斜管段進行連接。但此連接管道過短引起比較強烈的空氣撓動，容易產生大的渦流，對聯通箱的鋼板形成沖擊。現場兩臺設備基礎無法調整，根據現場實際測量后將過渡段長度增加到1500mm，緩解了過渡引起的空氣撓動，減少了空氣渦流對聯通箱鋼板的沖擊。

3.3 對連通箱的部分結構重新設計制作

聯通箱的鋼板厚度依據現場綜合工況，對利舊鼓風機工況進行重新評估，最后經過與鍋爐廠家和設計院的對接，依據設計院設計的圖紙規定，使用6mm的鋼板，制作了新的聯通箱，更進一步增加聯通箱的剛度。聯通箱轉角處加裝導流板。用6mm的鋼板在聯通箱出入口處各增加一個導流板，導流板長度延伸到聯通箱垂直段的中心線外側，這樣可以減少風力對聯通箱端板的直接沖擊，引導空氣的流動方向，在不減少空氣流量的前提下，盡量減小氣流對聯通箱鋼板的沖擊。

4 結語

對鍋爐空氣預熱器做了針對性的改造以后，設備繼續開車運行，至今鍋爐運行穩定，鍋爐空氣預熱器聯通箱鋼板未出現失效現象，問題得到解決。證明此解決辦法有效可行，保障了鍋爐的正常運行，為業主增加了效益，為同類設備檢修積累了經驗，具有借鑒意義。