臥式余熱鍋爐爆管事故的原因分析與處理

王建成

1 事故描述與處理

某水泥廠余熱發(fā)電項(xiàng)目，SP鍋爐采用兩臺(tái)臥式鍋爐，鍋爐性能參數(shù)見(jiàn)表1；采用強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，配置強(qiáng)制循環(huán)泵兩臺(tái)，性能參數(shù)見(jiàn)表2。自2009年3月運(yùn)行至6月，兩臺(tái)鍋爐蒸發(fā)器管束在1組和2組之間發(fā)生爆管事故共6次，造成回轉(zhuǎn)窯和原料系統(tǒng)停機(jī)，嚴(yán)重影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)。經(jīng)檢查所有爆管均發(fā)生在管彎頭處，切割彎頭后發(fā)現(xiàn)，直管段存在嚴(yán)重腐蝕情況。

通過(guò)對(duì)事故爆管樣件的檢測(cè)，分析結(jié)論如下：

（1）爐水堿度高，存在游離NaOH。

（2）加藥磷酸二氫鈉，應(yīng)采取足夠的排污措施，然而蒸發(fā)器底部無(wú)排污裝置，爐水雜質(zhì)及銹渣極易在底部彎頭部位產(chǎn)生沉積，爐水流動(dòng)性下降，導(dǎo)致彎頭附近直管段發(fā)生水汽分層，NaOH在分層界面上濃縮引起堿腐蝕。

（3）當(dāng)強(qiáng)制循環(huán)泵發(fā)生故障時(shí)，爐水干燒，在干燒過(guò)程中NaOH濃縮引起堿腐蝕。

（4）隨著堿腐蝕的愈發(fā)嚴(yán)重，管壁逐漸減薄，鋼管能承受的應(yīng)力逐步降低，最終發(fā)生爆管事故。

經(jīng)分析判斷，此次爆管事故極有可能與強(qiáng)制循環(huán)泵故障及爐管質(zhì)量有關(guān)，通過(guò)更換強(qiáng)制循環(huán)泵，目前，兩臺(tái)余熱鍋爐運(yùn)行正常，爆管問(wèn)題得到了有效解決。

2 原因分析

（1）在SP余熱鍋爐中，蒸發(fā)器U型管是管束中最薄弱的部位。一方面，U型管在加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)彎曲、拉伸和擠壓，鋼管的金屬結(jié)構(gòu)、晶相組織發(fā)生變化，應(yīng)力產(chǎn)生集中和不穩(wěn)定性，導(dǎo)致U型管處產(chǎn)生微小裂縫；另一方面，U型管底部無(wú)排污設(shè)置，當(dāng)水渣沉積此處后極易形成疏松的污垢，造成腐蝕。

（2）強(qiáng)制循環(huán)泵設(shè)計(jì)選型偏小。該項(xiàng)目熱水強(qiáng)制循環(huán)泵揚(yáng)程35m，而泵至SP鍋爐汽包垂直高度35m，管道長(zhǎng)度合計(jì)50m及9個(gè)彎頭，由于強(qiáng)制循環(huán)泵出力不足，爐水流量與壓力下降，U型管中形成汽塞，所以在運(yùn)行一段時(shí)間后，該處形成鐵氧化物沉淀造成氧腐蝕。

表1 SP鍋爐性能參數(shù)

表2 強(qiáng)制循環(huán)泵性能參數(shù)

（3）調(diào)試問(wèn)題。調(diào)試過(guò)程中斷期間，未對(duì)鍋爐采取有效的保護(hù)措施，如SP鍋爐打開(kāi)閥門放水后，未采取烘干管束措施，大量空氣從打開(kāi)的閥門進(jìn)入熱力管束，長(zhǎng)時(shí)間后必將對(duì)管束造成嚴(yán)重的腐蝕。

綜上所述，由于余熱鍋爐U型管底部無(wú)排污設(shè)置、強(qiáng)制循環(huán)泵設(shè)計(jì)能力偏小及長(zhǎng)期停備而未采取有效保護(hù)措施等原因，在余熱鍋爐最薄弱部位——蒸發(fā)器U型管處產(chǎn)生水渣沉積并快速形成氧化物加速腐蝕，最終導(dǎo)致管束“潰瘍穿孔”。

3 建議

（1）強(qiáng)制循環(huán)泵作為臥式余熱鍋爐的核心設(shè)備，應(yīng)注意如下方面：

a系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)考慮管道布置及走向引起的阻力影響，確保強(qiáng)制循環(huán)泵選型能夠滿足使用要求。

b強(qiáng)制循環(huán)泵進(jìn)出管道支吊架設(shè)計(jì)應(yīng)最大限度減少管道荷載直接作用泵體，計(jì)算校核管道熱脹應(yīng)力，防止由此產(chǎn)生的泵腳水箱變形。

c強(qiáng)制循環(huán)泵機(jī)封動(dòng)、靜環(huán)材質(zhì)應(yīng)采用合金鋼材質(zhì)，避免石墨、碳化硅材質(zhì)出現(xiàn)碎裂情況。

d強(qiáng)制循環(huán)泵在運(yùn)行中出現(xiàn)漏水情況，必須立即停泵切換至備用泵，如果兩臺(tái)泵均漏水則應(yīng)立即停爐進(jìn)行對(duì)齊維修。

（2）合理維護(hù)保養(yǎng)。

a短期停窯、停爐故障應(yīng)選擇濕保養(yǎng)，停爐不停泵，維持爐水循環(huán)。

b長(zhǎng)期停爐應(yīng)選擇干保養(yǎng)，尤其需注意：由于臥式鍋爐蒸發(fā)器管束底部無(wú)排污，必須將爐水置換至與給水相同指標(biāo)后再進(jìn)行烘干處理，防止?fàn)t水蒸干后高堿度藥渣沉積于蒸發(fā)器管束底部，造成爐管的腐蝕。