鍋爐省煤器泄漏原因分析及其改造方案的探討

燕仲飛，王鳳偉，陳立功

撫順市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，遼寧撫順 113006

鍋爐爆管事故一般占事故50%以上， 而省煤器泄漏爆管又占鍋爐事故的45%～50%。因此，預(yù)防省煤器泄漏爆破是不容忽視的問題。

伴隨著當(dāng)今社會(huì)廣泛應(yīng)用的完全按再生技術(shù)，企事業(yè)單位為了回收再生延期的熱能，越來越多地把余熱鍋爐應(yīng)用在催化裂化裝置中。把一般的工業(yè)鍋爐與余熱鍋爐相比，溫度較低是再生煙氣影響熱源的主要原因，所以設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮的是熱負(fù)荷的分配省煤器，所以在整個(gè)成品中占的比例很大，因此在余熱鍋爐中占有相當(dāng)重要位置的便是省煤器。

例如：撫順某石化煉油廠催化裝置為年處理能力60萬t的重油催化裂化裝置，應(yīng)用的余熱鍋爐為蘇州某鍋爐廠生產(chǎn)的Q110/520-43-3.9/425 型。鍋爐尾部為省煤器，布置形式為橫向錯(cuò)列式，用翅片管做管束，分為上下兩組水平的安裝在煙道內(nèi)。熱器對(duì)流段是煙氣首先流經(jīng)的區(qū)域，隨后經(jīng)過省煤器煙箱，然后自上而下流經(jīng)省煤器的受熱面，隨之與省煤器中的水換熱后進(jìn)入尾部的煙道，排而后流入外界大氣中。

1 運(yùn)行中出現(xiàn)的問題

自2008年3月底鍋爐被大量投用以來，省煤器的管束頻頻泄漏，用時(shí)最短僅為40天左右，對(duì)余熱鍋爐的正常運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。而且頻繁的檢修造成了人力物力的大量浪費(fèi)，因此要提高余熱鍋爐的運(yùn)行效率首先要解決的問題便是省煤器泄漏的問題。

通過對(duì)省煤器泄漏地方的管束認(rèn)真的排查發(fā)現(xiàn)，管束泄漏地方以及附近的管束表面都覆蓋了一層淡黃色和黑綠色粘塊狀污垢，把污垢清除后，泄漏處的金屬為黑色，并有潰瘍現(xiàn)象出現(xiàn)在泄漏處，穿孔的地方薄如刀刃。未泄漏的彎頭處嚴(yán)重的減薄，用小錘子輕輕一敲，便凹成一個(gè)坑。省煤器泄漏點(diǎn)的主要集中區(qū)域是在隔板外翅片管彎頭處，在隔板內(nèi)的直管段翅片間并未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)和嚴(yán)重減薄現(xiàn)象。

2 分析省煤器泄漏的原因

2.1 結(jié)構(gòu)缺陷

首先是省煤器結(jié)構(gòu)上的缺陷煙道內(nèi)水平安裝的管束，通過兩側(cè)的隔板定位，煙氣流域外便是管子的彎頭處，是分割開來的通過直管與隔板段。那些電焊便在管束與隔板之間，而且管束兩端的煙箱檢修孔是由帶保溫層的方形人孔蓋板并且通過螺栓密封的，由隔板、煙箱以及外護(hù)蓋所圍成的空間內(nèi)便是管束的彎頭。但是由于隔板與煙箱并不是密封的，并且管束與隔板之間并未焊死，所以當(dāng)煙氣流經(jīng)管束時(shí)，在隔板與煙箱間的縫隙以及隔板與管束間的縫隙之間會(huì)有少量攜帶催化劑的煙氣進(jìn)入該空間，這些都是不可避免的，這時(shí)候就會(huì)降低煙氣的流動(dòng)速度，導(dǎo)致煙氣所攜帶的催化劑沉積于此。這些催化劑的存在為煙氣中的腐蝕介質(zhì)匯集在此處提供了條件。

2.2 煙氣低溫露點(diǎn)腐蝕

2008年11月11日～12 日，撫順特檢所對(duì)裝置煙氣進(jìn)行了采樣分析，煙氣的分析結(jié)果為：

煙氣采集部位：煙機(jī)水平煙道入口；

煙氣酸露點(diǎn)：143 ；

煙氣的冷凝水呈酸性：pH 值為2.0；

煙氣的水蒸氣含量：13.1v%左右。

CO2、O2、N2是煙氣的主要組分；NOX、SOX等微量氣體組分含量較多， 特別是硫氧化物( SOx) 的含量有780mL/L，水蒸氣為13.1v%， 同時(shí)還含有約300mg/m3的催化劑。

眾所周知，水蒸氣分壓的函數(shù)便是水的露點(diǎn)，在一個(gè)大氣壓(760mmHg) 、濕度100%時(shí)，純水露點(diǎn)溫度為100℃。若使水的露點(diǎn)降低同時(shí)水的分壓也要降低，一般情況下，若水的露點(diǎn)為30～60，那么水的分壓為10% 左右。就如同煙氣中所含有的SO3會(huì)與煙氣中的水蒸氣融合形成硫酸蒸氣，從而使水的露點(diǎn)溫度提高很多，一般情況下可達(dá)到90℃～180℃， 這個(gè)溫度即是煙氣的酸露點(diǎn)溫度。具體的煙氣酸露點(diǎn)溫度與煙氣中SO3濃度、水蒸氣的含量等因素有關(guān)。該鍋爐的設(shè)計(jì)排煙溫度雖然是188℃～195℃， 但是在原有的鍋爐過熱器后又曾加了一臺(tái)過熱器，這便使換熱面積增加了近70m2，致使實(shí)際溫度比排煙溫度提高了很多。通過測(cè)量，最高溫度為185℃，最低時(shí)僅為143℃，使煙氣的酸露點(diǎn)溫度大大高于實(shí)際工作溫度。

2.3 腐蝕的過程

當(dāng)溫度低于煙氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，由于煙氣中SO3等酸酐及水蒸氣的存在， SO3與水蒸氣凝結(jié)下來并且與沉積于省煤器管束彎頭處的催化劑混合，由于催化劑帶有多孔性，使該處H2SO4的濃度慢慢增大，并且在管子外側(cè)形成一種泥狀物質(zhì)，腐蝕管壁，直至蝕穿。

3 對(duì)省煤器的處理措施

針對(duì)省煤器存在的問題，可采取如下措施：

注意控制排煙的溫度，在鍋爐運(yùn)行時(shí)通過調(diào)整省煤器副線上水，控制煙氣的露點(diǎn)溫度低于鍋爐的排煙溫度?？刂茻煔獾暮趿浚饕钦{(diào)整主風(fēng)量，以便于控制煙氣中SO3的轉(zhuǎn)化率。充分利用起現(xiàn)有的除塵設(shè)備，盡量降低省煤器管束間的催化劑含量，以防止直管段管子腐蝕。對(duì)省煤器的彎頭箱做適當(dāng)改造，盡量使催化劑不在該處沉積，便是將煙氣與易腐蝕的部位隔開，具體地的運(yùn)作方法：用中性硅酸鋁鎂保溫灰將彎頭箱抹死， 將彎頭置于保溫灰的包裹之中，這樣既保證煙氣不與彎頭接觸，又保證了彎頭處的溫度不會(huì)太低， 同時(shí)阻止煙氣在該處冷凝。

4 結(jié)論

實(shí)施綜上所屬措施后，通過一年半時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)，省煤器運(yùn)行至今良好， 已超過了歷史最高的運(yùn)行記錄。實(shí)踐證明，在不改變鍋爐結(jié)構(gòu)、不重新進(jìn)行荷分配的條件下，依靠調(diào)整操作參數(shù)和對(duì)省煤器的局部改造來控制省煤器的運(yùn)行狀況，不失為一種簡(jiǎn)單、安全、實(shí)用的好辦法。

[1]唐萬增.催化裝置余熱鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及對(duì)策.節(jié)能，1999(10).

[2]張光純.鍋爐省煤器的磨損及防磨途徑的探討[J].中國電力，1982(10).