LHG細(xì)長型焦炭蒸汽鍋爐損壞原因分析及對策

王福軍

摘要：LHG型號的鍋爐廣泛運用在單位中，此鍋爐為立式火管固定爐的排式鍋爐，采用明火反燒。但是，在使用中，常常會出現(xiàn)煙管管端開裂導(dǎo)致泄漏的情況，而且這種情況在定檢中極為常見，并且百分之七十左右均是小型蒸汽鍋爐出現(xiàn)問題，因此對LHG細(xì)長型焦炭蒸汽鍋爐損壞原因分析，提出相應(yīng)的對策有著極為重要的意義。

關(guān)鍵詞：LHG型；鍋爐；損壞原因

LHG型立式焦炭鍋爐，這種細(xì)長型鍋爐專門為燃燒焦炭而設(shè)計制造，因為焦炭的火焰較高，該種鍋爐設(shè)計得細(xì)長，采用二組煙管來提高熱效率，設(shè)計時考慮使用二層爐排，焦炭在第一層爐排燃燒后，余下的焦炭下落到第二層爐排繼續(xù)燃燒。但實際使用過程中，由于焦炭的顆粒較大不能自由下落，而鍋爐進(jìn)水管也在下部，造成下部溫度較低，一般只有75～90℃，正是氧最富集的階段，大量的氧吸附在下部煙管（尤其是較細(xì)的煙管），由于該種鍋爐未采用除氧措施，使用一段時間后陸續(xù)出現(xiàn)了以下現(xiàn)象。

1 現(xiàn)象

損壞部位表象：

（1）此型號鍋爐均在橫水管爐排下部煙管至U型腳圈段腐蝕致通；

（2）橫水管爐排至U型腳圈段的煙管和爐膽部位有不同程度的腐蝕；

（3）腐蝕形狀為孔狀、潰瘍狀，腐蝕物為黑色。

未損壞的鍋爐在檢驗過程中也發(fā)現(xiàn)了煙管下部20～40cm處也不同程度出現(xiàn)了腐蝕。

2 原因

（1）經(jīng)對該型號在用鍋爐分段測溫發(fā)現(xiàn)：

①爐頂至橫水管爐排段，爐殼溫度均在140℃以上；

②橫水管爐排至U型腳圈段爐殼溫度均在80℃以下；

③鍋爐煙室排煙溫度較低，一般為120℃左右。

造成這種現(xiàn)象的原因是：該型號鍋爐燃燒主要在橫水管爐排上進(jìn)行，而進(jìn)風(fēng)口是在橫水管下部，傳遞到橫水管以下部位的燃燒熱量較少。

在鍋爐爐膽與鍋殼之間（100mm）的夾層中，形成了兩個自然水循環(huán)區(qū)：橫水管至爐頂部段的高溫循環(huán)區(qū)（第一循環(huán)區(qū)）和橫水管至U型腳圈段的低溫環(huán)區(qū)（第二循環(huán)區(qū)）。

（2）該型鍋爐是小型鍋爐，未設(shè)除氧裝置，也未設(shè)置省煤器，含有大量氧的給水直接進(jìn)入鍋爐。

（3）該型號鍋爐進(jìn)水管設(shè)置在鍋爐橫水管爐排下部位置，冷水直接進(jìn)入第二循環(huán)區(qū)。

氧腐蝕的兩個基本條件（低溫、含氧）正好在該鍋爐第二循環(huán)區(qū)成立。

造成鍋爐損壞的原因經(jīng)過專家分析主要是溶解氧腐蝕。

氧腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，氧是一種去極化劑。當(dāng)水中有溶解氧時：

①鐵離子溶于水中生成低鐵離子的化合物

2Fe+O₂+2H₂O→2Fe（OH）₂

氫氧化亞鐵。而氧在陽極附近能降低鐵離子氧化為高鐵離子的化合物。當(dāng)高鐵離子在堿性溶液中析出時，降低了鐵離子的濃度，從而使鐵溶解更快。

②在陰極附近，氫能吸附在鋼材表面，發(fā)生極化作用，只要氫不除去，鐵就不易溶解。因為電化學(xué)過程受阻。而氧會與氫化合，把氫的極化作用消去，鐵又開始溶解。

Fe+2H₂O→Fe（OH₂）+2[H]

2[H]+1/2O₂→H₂O

Fe（OH₂）是不穩(wěn)定的，容易進(jìn)一步和水中某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，稱之為腐蝕的二次過程，生成的產(chǎn)物稱之為二次產(chǎn)物。我們平常看到的腐蝕產(chǎn)物，大都是這些腐蝕產(chǎn)物。

氧腐蝕的產(chǎn)物，一般分為三層，最內(nèi)層為二價鐵水合氧化物（FeO·NH₂O），呈黑色；最外層為三價鐵的水合氧化物（Fe₂O₃·nH₂O）；中間一層一般為Fe₃O₄·nH₂O，呈黑褐色，F(xiàn)e₃O₄具有磁性，而且導(dǎo)電，是鈍化保護(hù)膜的主要成分。

針對以上情況，可采取的對策有以下幾個方面：

3 對策

（1）給水除氧。增加除氧裝置成本較大，使用單位一般不會采納。

（2）采用第一固定爐排燃燒。因橫水管爐排與第一固定爐排距離較小，必須去除橫水管。又因去除橫水管爐排，將影響爐膽穩(wěn)定度、導(dǎo)致爐膽焊接應(yīng)力，無法滿足安全要求。

（3）改變進(jìn)水管位置，將進(jìn)水管改至頂部進(jìn)水。該種鍋爐細(xì)長，頂部進(jìn)水后，可利用鍋爐上部鍋水熱量除去給水中的氧，將析出至汽相空間，在較高溫度的條件下，一般不會發(fā)生較大腐蝕。

4 改造方法

改變進(jìn)水管位置，一是工藝簡單，只有一道焊口；二是可將利用原有付汽管現(xiàn)有條件下，已不起作用進(jìn)行改造，不改變更多原設(shè)計；三是增加直徑，確保進(jìn)水量滿足鍋爐用水要求；四是將進(jìn)水管延長到最低安全水位以下，并采用多孔布水增加給水受熱和除氧效果。