余熱鍋爐蒸汽過熱器故障分析和改造

普梅芬 李增順

(云南玉溪銀河化工有限責(zé)任公司云南峨山653200)

余熱鍋爐蒸汽過熱器故障分析和改造

普梅芬 李增順

(云南玉溪銀河化工有限責(zé)任公司云南峨山653200)

云南玉溪銀河化工有限責(zé)任公司(以下簡稱銀河化工公司)的合成氨裝置采用煤球為原料的固定層間歇氣化工藝。2009年，為了節(jié)能降耗，投運1臺55t/h三廢混燃流化床余熱鍋爐。該鍋爐以造氣爐產(chǎn)生的廢渣、廢灰、廢氣(造氣吹風(fēng)氣、提氫后的合成放空氣)為燃料，設(shè)計產(chǎn)生壓力3.8MPa、溫度520℃的蒸汽。蒸汽過熱器設(shè)有高溫段和低溫段，采用蒸汽過熱器噴水調(diào)整蒸汽溫度。由于蒸汽用戶不需要高溫蒸汽，后將蒸汽過熱器出口蒸汽溫度調(diào)整為450℃，再經(jīng)減溫、減壓至230℃和1.5MPa送至蒸汽用戶。

1 主要工藝流程

1.1 煙氣流程

出燃燒爐的高溫?zé)煔膺M入組合除塵器，分離掉部分粉塵后進入鍋爐本體，依次通過水冷段、蒸汽過熱器、蒸發(fā)管束、省煤器以及空氣預(yù)熱器后，煙氣溫度降至150℃左右進入高壓靜電除塵器。

1.2 汽水流程

來自脫鹽水系統(tǒng)的冷脫鹽水、來自尿素裝置的熱脫鹽水和蒸汽冷凝液進入脫鹽水箱，經(jīng)低壓給水泵提壓后進入熱力除氧器。除氧后的脫鹽水經(jīng)鍋爐給水泵加壓后分成3部分:①通過省煤器進入鍋筒，作為鍋爐的補充水;②送至蒸汽過熱器的中部減溫帶，以調(diào)節(jié)蒸汽過熱器出口的蒸汽溫度;③送至蒸汽過熱器出口的減溫、減壓器，作為減溫、減壓用水。

鍋筒內(nèi)的爐水通過下降管下降至對流管束下部集箱、水冷段下部集箱及燃燒爐水冷組件下集箱。爐水受熱后上升至鍋筒，鍋筒內(nèi)的飽和蒸汽通過內(nèi)置分離裝置分離后進入蒸汽過熱器;蒸汽過熱后進入減溫、減壓器，與給水泵送來的水接觸，減溫、減壓到工藝要求后送至蒸汽用戶。

2 蒸汽過熱器沉鹽爆管原因分析

2.1 存在問題

鍋爐在滿負荷運行1至2個月后就出現(xiàn)蒸汽過熱器高溫段爆管。主要原因是蒸汽過熱器高溫段底部彎頭處管內(nèi)附著白色結(jié)晶物，使熱阻增大，局部過熱而引起爆管。每次出現(xiàn)爆管只能采用堵焊處理，有效管數(shù)越來越少，流通面積和換熱面積縮小;過熱器壓差增大，蒸發(fā)量減少，停工損失增加，只得每年更換1次蒸汽過熱器的高溫段管子以滿足生產(chǎn)要求。2013年下半年，高溫段共發(fā)生爆管6次;2013年11月11日，高溫段爆管后無法使用而報廢。停用高溫段后，低溫段使用了1個月后也出現(xiàn)爆管，連續(xù)出現(xiàn)爆管使低溫段24排管子只剩下12排運行，蒸發(fā)量滿足不了正常生產(chǎn)的要求，且連續(xù)爆管導(dǎo)致生產(chǎn)線全線開停車次數(shù)多，經(jīng)濟損失較大。

2.2 問題分析

2013年8月10日高溫段爆管后，提取爆管內(nèi)白色的結(jié)晶物分析。此結(jié)晶物堅硬且很脆，遇水就溶解，還帶有一小部分未溶解物，被鑒別定性為具有較強堿性的可溶性鹽類物質(zhì)。結(jié)晶物主要組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):Fe3+0.32%，Cl－0.37%，PO34－28.2%，F(xiàn)e2+0.0%，Ca2+0.0%，Mg2+0.0%;水溶性堿度(以CaCO3計)40.4%;pH12.5。

2013年8月10日高溫段爆管前，鍋爐給水和爐水分析數(shù)據(jù)及過熱器有關(guān)操作記錄數(shù)據(jù)(鍋爐給水采用氨水調(diào)整pH)分別見表1和表2。

從表1和表2數(shù)據(jù)來看，鍋爐給水和爐水分析數(shù)據(jù)均在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，蒸汽過熱器壓差由0.36MPa增至0.65MPa，鍋爐鹽類沉積越來越嚴(yán)重。2013年8月10日7:00，過熱器高溫段出現(xiàn)了爆管。造成過熱器高溫段短時發(fā)生大規(guī)模爆管的原因:①汽包內(nèi)旋風(fēng)分離器數(shù)量不足、分離效果不好，造成飽和蒸汽含水量較大;②旋風(fēng)分離器法蘭連接處未設(shè)置密封，引起蒸汽帶水，爐水在蒸汽過熱器管中蒸發(fā)，鹽類沉積，最終在彎頭處堵塞管道;③水冷段受熱面積小，使蒸汽過熱器入口煙氣溫度太高(最高達933℃)，容易使其內(nèi)部換熱管達到極限溫度;④減溫器噴水采用鍋爐給水，殘余的鹽類長期積累在蒸汽過熱器管中，堵塞在彎頭處，造成過熱器換熱管過熱。

表1 高溫段爆管前鍋爐給水和爐水分析數(shù)據(jù)

表2 高溫段爆管前過熱器有關(guān)操作記錄數(shù)據(jù)

3 改造措施

為此，銀河化工公司在2014年1月大修中進行了改造:①針對汽包內(nèi)旋風(fēng)分離器數(shù)量不足的問題，增加了2臺旋風(fēng)分離器，并在旋風(fēng)分離器法蘭連接處增加石棉橡膠板密封;②針對水冷段受熱面積小的問題，在原有基礎(chǔ)上增加1組水冷段;③取消低溫過熱器和噴水減溫器，只用1組過熱器。

4 改造效果

銀河化工公司通過此次大修改造后，余熱鍋爐蒸汽過熱器運行至今已有3個多月，改造后蒸汽過熱器運行數(shù)據(jù)(2014年4月21日)見表3。

表3 改造后蒸汽過熱器運行數(shù)據(jù)

此次改造取得了明顯的效果，在55t/h三廢混燃流化床余熱鍋爐滿負荷運行、爐內(nèi)處理的加藥量以及工藝指標(biāo)不變的情況下，運行狀況良好，蒸汽過熱器壓差穩(wěn)定，沒有再出現(xiàn)蒸汽過熱器爆管故障。

2014-08-05)