SZL型燃煤鍋爐運行現(xiàn)狀分析

文 _ 王超群 三角輪胎股份有限公司

我公司現(xiàn)有鍋爐3臺，分別為SZL10-1.25-AⅡ10T鍋爐2臺、SZL10-2.5-AⅡ10T鍋爐1臺，2007年5月投用。

3臺鍋爐整體運行情況是：提供斜交工程胎除氧站蒸汽、斜交工程胎硫化外溫蒸汽（此兩項占蒸汽總用量30%以上）、墊帶/膠囊蒸汽（占蒸汽總用量20%左右）、內(nèi)胎蒸汽（占蒸汽總用量40%），以及密煉/輪胎翻新蒸汽等。其中前兩項蒸汽使用位置距離鍋爐30～50m，后三項距離鍋爐500～600m，只要斜交工程胎硫化內(nèi)、外壓升溫，就會造成總蒸汽用量、壓力瞬間出現(xiàn)較大波動。非冬季投入1臺鍋爐滿負荷運行，另1臺低負荷運行，運行負荷在20%～50%；冬季嚴寒時期，2臺鍋爐同時運行，第3臺鍋爐間歇性運行，運行負荷0%～50%。另外，鍋爐前期水處理沒有配套使用除氧器，現(xiàn)運行鍋爐只有軟化水處理裝置。

現(xiàn)總結(jié)鍋爐近年來運行狀況及出現(xiàn)的一些問題，對其產(chǎn)生原因進行分析并提出解決措施。

1 鍋筒內(nèi)壁、水冷壁管氧腐蝕

1.1 運行現(xiàn)狀

2013年3月下旬，1號鍋爐上水管出現(xiàn)泄漏，經(jīng)停運檢查，上、下鍋筒都不同程度存在氧腐蝕狀況，出現(xiàn)圓坑狀斑點，腐蝕呈均勻分布。上鍋筒腐蝕更為嚴重，最深腐蝕6mm，直徑Φ15mm，5個；腐蝕深度2～3mm，直徑Φ15mm，14個；腐蝕深度1～2mm不計其數(shù)。其它2臺鍋爐和1號鍋爐運行狀況差不多。

同時對脹粗、泄漏的水冷壁管進行割除檢查，管內(nèi)見數(shù)個寬2～8mm，深0.5～1.8mm，長3～13mm不等的腐蝕凹坑。腐蝕凹坑面周圍管壁內(nèi)結(jié)有一層約0.8～1.2mm的銹紅色硬垢層，并有明顯垢層脫落痕跡。

1.2 原因分析

1.2.1 運行過程氧腐蝕

由于3臺鍋爐沒有配備除氧設(shè)施，因此在運行過程中，沒有經(jīng)過除氧的軟化水進入鍋爐后，在水溫不斷升高的情況下，氧會因溶解度減小自水中逸出，腐蝕鍋爐冷壁管、爐筒內(nèi)壁。

1.2.2 停爐氧腐蝕

3臺鍋爐始終有1臺處于熱備用狀態(tài)，為保證鍋爐能夠迅速投入使用，上鍋筒水位保持在2/3以上。停爐以后，隨著壓力、溫度的降低，鍋爐中的水蒸氣凝結(jié)成水，空氣中的氧氣在有水分的情況下，很容易對金屬表面產(chǎn)生腐蝕。

1.3 解決措施

1.3.1 運行過程除氧

(1)熱力除氧

熱力除氧器在我公司廣泛應(yīng)用，斜交工程胎過熱水硫化工藝工作要求除去水中氧分。熱力除氧效果比較好，補給水經(jīng)熱力除氧后，水中溶解氧可降低到0.05mg/L以下。

(2)化學(xué)除氧

化學(xué)除氧主要采用添加亞硫酸鈉來進行。我公司鍋爐使用軟化水一度使用亞硫酸鈉除氧，除氧速度快、效率高，可在較低溫度下進行。

1.3.2 停爐除氧

為了防止或者減輕鍋爐停用腐蝕，公司采用濕法停爐保護措施。其方法是將鍋爐內(nèi)充滿壓力為0.3～0.5Mpa、除過氧分的軟化水或含堿的水溶液，避免空氣漏入腐蝕。

2 鍋爐爆管

2.1 運行現(xiàn)狀

2012年11月，對1號鍋爐年度例行檢查中發(fā)現(xiàn)，1根水冷壁管（Φ51x3）上端彎管處管壁腫脹4mm，下管壁厚度2.4～3.1mm不均（圖1）。

2013年6月下旬，1號鍋爐上水管出現(xiàn)泄漏，將漏水區(qū)域保溫層打開，檢查發(fā)現(xiàn)1根水冷壁管（Φ3）上端彎管處爆管，外觀爆口26mm（圖2）。

圖1 水冷壁管脹粗

圖2 水冷壁管彎管處爆管

2013年1號鍋爐數(shù)次出現(xiàn)水冷壁彎管處腐蝕泄漏情況，每次爆管會造成鍋爐停機7d以上，嚴重耽誤生產(chǎn)。

2.2 原因分析

圖3可見，SZL10-1.25(2.5)AⅡ鍋爐循環(huán)回路由鍋筒、下聯(lián)箱、上升管（水冷壁管）、下降管組成。在此閉合回路中，水循環(huán)方式靠上升管與下降管之間水密度差來進行。進入鍋爐前的軟化水經(jīng)省煤器加熱達到90℃，經(jīng)水泵加壓到達鍋筒。鍋筒上部為蒸汽、下部為水，液態(tài)水密度較大，沿爐外下降管到下聯(lián)箱。下聯(lián)箱內(nèi)的水受熱面加熱，再通過爐內(nèi)上升管進入鍋筒，實現(xiàn)循環(huán)流動。為了使鍋爐安全可靠運行，所有受熱面都應(yīng)得到水足夠的冷卻，如果在受熱的上升管中間出現(xiàn)水流動停滯、汽水分層等現(xiàn)象，管壁水膜將遭到破壞，受熱面可能因超溫或熱疲勞而導(dǎo)致爆管。

圖3 鍋爐循環(huán)回路示意圖

公司3臺鍋爐中，無論何時都有其中1臺蒸汽出口量僅為定值的10%～50%，出汽量波動、汽速不均。上升管與下降管之間水密度差變小，水冷壁管內(nèi)壁冷卻水膜汽化，管壁瞬間受到極大熱負荷，水管變形、鼓包甚至爆破。由于缺水引起的爆管，破口呈縱向破裂，破口銳利，同時有周長增粗現(xiàn)象。

爆管的根本原因是鍋爐燃燒工況頻繁啟停，壓力波動大，出力不足，使管壁金屬的溫度發(fā)生交替變化，管壁金屬交替膨脹或收縮，產(chǎn)生交變熱應(yīng)力，產(chǎn)生蠕變、脹粗。

2.3 運行措施

由于生產(chǎn)安排等方面原因，3臺鍋爐中始終有1臺運行負荷低，造成水冷壁管經(jīng)常性爆管，解決生產(chǎn)供汽需求合理搭配是關(guān)鍵因素。

建立嚴格的維修保養(yǎng)檢修規(guī)程，做好割管、換管記錄，并建立技術(shù)檔案。對受熱面管壁進行蠕脹、變形和腐蝕等情況進行定期檢查。

3 超壓帶水

當(dāng)鍋爐蒸汽帶水過多，容易在管路彎頭處產(chǎn)生水擊，發(fā)生震動，鍋爐帶水會將水中的鹽分帶入管道，長時間會對管路造成腐蝕。

3.1 運行現(xiàn)狀

鍋爐既要滿足近距離斜交工程胎硫化過程中打內(nèi)壓（需用大量過熱水補充）消耗大量1.15MPa飽和蒸汽，硫化罐（機）升外溫消耗大量0.8MPa飽和蒸汽。同時，而又要保證長距離輸送的飽和蒸汽到達膠囊/墊帶、內(nèi)胎機群滿足硫化使用壓力（分別為1.1MPa和0.95MPa）。此時，為迅速滿足生產(chǎn)需求，往往出現(xiàn)1臺鍋爐超負荷、超壓運行的情況。

3.2 原因分析

隨著鍋爐工作壓力的提高，爐水對應(yīng)的飽和溫度也隨之提高。爐水的分子熱運動加強，分子之間的作用力減弱，蒸汽密度增加，爐筒內(nèi)蒸汽空間的小水滴數(shù)量增多。同時，隨著鍋爐工作壓力的提高，蒸汽的密度增加，而爐水的密度卻在下降，蒸汽和爐水的密度差減少，蒸汽攜帶水滴的能力增強。

除了以上原因，造成鍋爐蒸汽帶水還有其他方面：

① 3臺10t鍋爐汽水分離器采用多孔擋板式分離器，水平加裝在蒸汽空間內(nèi)，在蒸汽出口同時加裝多孔頂帽式分離器。汽水分離器縮小了蒸汽空間，蒸汽中的水滴會隨蒸汽一起被帶走。上鍋筒水位運行過程中過高，人為造成蒸汽空間減小，也會使蒸汽帶水。

② 鍋爐超負荷運行，蒸汽流量大、流速快，也容易造成蒸汽帶水。

③ 當(dāng)斜交工程胎硫化同時打內(nèi)壓或升外溫時，鍋爐瞬間汽壓下降，使?fàn)t水急劇汽化，蒸汽也易帶水。

3.3 鍋爐蒸汽帶水解決措施

鍋爐應(yīng)在正常水位運行，鍋筒高水位會減少蒸汽空間，出現(xiàn)蒸汽帶水；鍋爐用水要保證水質(zhì)達到鍋爐的使用要求，使排污量在鍋爐蒸發(fā)量的5%左右；在運行中盡量避免超負荷運行和瞬間汽壓下降，減少蒸汽帶水情況的出現(xiàn)。

4 受熱面結(jié)焦

4.1 運行現(xiàn)狀

煙氣含有灰分等固體雜質(zhì)，還含SO2、H2S、Hcl等有害性氣體。3臺鍋爐經(jīng)過一段時間運行后，需定期到爐膛內(nèi)清理水冷壁、燃燒室、鍋筒等受熱面上焦垢。由于結(jié)垢塊較大，需要破碎才能從人孔取出。當(dāng)水冷壁管結(jié)焦后，受熱面吸熱效果變差，爐膛出口煙溫升高。

4.2 原因分析

4.2.1 爐膛水冷壁結(jié)焦

在爐內(nèi)高溫燃燒區(qū)，燃煤中的易熔灰分處于熔融狀態(tài)，當(dāng)這些黏結(jié)性很強的熔化灰粒接觸到受熱面管子（或鍋筒）就會結(jié)焦。爐內(nèi)水冷壁結(jié)焦，要及時清理，否則會影響鍋爐熱效率。

4.2.2 高溫對流受熱面結(jié)焦

當(dāng)煙溫高于700～800℃時，煤灰中鈉、鉀等堿金屬的化合物和硫酸鹽以及部分堿土金屬化合物，已處于熔化狀態(tài)，當(dāng)接觸到壁溫低于煙溫的受熱面管子（鍋筒）表面上，凝結(jié)固化，形成高溫結(jié)焦。

4.3 運行措施

降低受熱面結(jié)焦的具體控制調(diào)整措施主要有：①調(diào)整用煤標準，控制細度、灰分，限制揮發(fā)分最低含量，會使受熱面結(jié)焦減輕。②及時清除鍋爐各受熱面部位結(jié)焦，及時清理省煤器管、對流管受熱面積灰。③穩(wěn)定燃燒、定期排污，嚴禁超負荷運行，保持汽溫、汽壓在額定范圍內(nèi)。

5 結(jié)語

公司3臺鍋爐在運行過程中帶來的氧腐蝕、爆管、超壓帶水和結(jié)焦等問題，如不能徹底解決，將影響鍋爐安全運行和熱效率。因此，首先要保證鍋爐水質(zhì)標準到達使用要求，還要在運行過程中確保連續(xù)性，盡量避免超壓或低負荷運行，減少蒸汽帶水情況的發(fā)生，更好地為生產(chǎn)服務(wù)。

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