小型燃?xì)忮仩t運(yùn)行過(guò)程中存在的隱患及建議

薛 磊 田艷萍 寧 濤

(西安特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院 西安 710065）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大氣中污染排放量的增加，導(dǎo)致霧霾日益加重，嚴(yán)重危害了人們的身體健康，阻礙了人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的腳步。因此，為了減少污染排放量的增加，大型燃煤鍋爐采取除塵、脫硝（SCR、SNCR）、脫硫等相應(yīng)措施減少污染物的排放，小型燃煤鍋爐由于脫硫、脫硝設(shè)備的成本過(guò)大，則逐步被燃?xì)忮仩t所取代。燃?xì)忮仩t由于其自動(dòng)化程度高、占地面積少、干凈衛(wèi)生等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療殺菌消毒、生活供暖等相關(guān)領(lǐng)域。隨著大量的燃?xì)忮仩t投入市場(chǎng)，并在目前還不是很健全的管理制度和一些客觀(guān)因素影響下，鍋爐的實(shí)際運(yùn)行狀況并不是十分理想。本文主要針對(duì)額定蒸發(fā)量（額定熱功率）小于20t/h（14MW）的小型燃?xì)忮仩t在運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)闡述，這些燃?xì)忮仩t存在于賓館酒店、加工生產(chǎn)的廠(chǎng)區(qū)、非熱力公司集中供暖的住宅區(qū)及辦公區(qū)等。

1 小型燃?xì)忮仩t的安全隱患

1.1 鍋爐安全附件及儀表

在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐安全附件及儀表存在的問(wèn)題主要分為兩個(gè)方面：

1）未在檢定或校準(zhǔn)的有限期內(nèi)：鍋爐上相關(guān)的安全閥、壓力表存在未檢或超過(guò)檢定有效期還在使用的情況；多數(shù)遠(yuǎn)傳測(cè)溫、測(cè)壓儀表及溫度聯(lián)鎖保護(hù)裝置上的測(cè)溫儀表，自從鍋爐安裝投入使用之后使用單位再?zèng)]對(duì)其進(jìn)行檢定，造成遠(yuǎn)傳到控制柜顯示面板上的溫度、壓力參數(shù)異常。

存在的危害：小型燃?xì)忮仩t采用的安全閥一般為彈簧式安全閥，測(cè)水溫的儀表為雙金屬溫度計(jì)，測(cè)煙氣溫度的儀器為鉑熱電阻溫度計(jì)，測(cè)壓儀表為Y型普通壓力表。未在檢定和標(biāo)定有限期內(nèi)的安全附件及儀表，它們各自的靈敏度是否精準(zhǔn)會(huì)成為一個(gè)未知數(shù)。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行達(dá)到一定參數(shù)，安全閥是否可以在其整定壓力下安全開(kāi)啟、泄壓而無(wú)法做出準(zhǔn)確的判斷。測(cè)溫儀表長(zhǎng)時(shí)間的受介質(zhì)（煙氣、水、水汽）沖刷，溫度探頭被雜質(zhì)包裹、銹蝕、靈敏度異常造成鍋爐操作臺(tái)通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸顯示的溫度數(shù)據(jù)和真實(shí)數(shù)據(jù)有所差異。測(cè)壓儀表由于溫度、振動(dòng)、負(fù)荷等原因其內(nèi)部的彈性元件會(huì)出現(xiàn)形變，所以測(cè)壓儀表無(wú)法顯示準(zhǔn)確的壓力。這些無(wú)法得到準(zhǔn)確參數(shù)的安全附件及儀表在鍋爐的正常運(yùn)行中會(huì)影響人們對(duì)鍋爐實(shí)際能耗的評(píng)估，進(jìn)一步影響鍋爐安全運(yùn)行。

2）選型：少數(shù)的單位存在安全閥、壓力表的選型不符合相關(guān)要求。

（1）用戶(hù)送安全閥進(jìn)行整定壓力時(shí)，要求的整定壓力不在安全閥的壓力級(jí)別范圍之內(nèi)。

（2）鍋爐及鍋爐輔機(jī)上安裝的壓力表存在量程過(guò)大或過(guò)小的情況。如一臺(tái)WNS2-1.0-Q燃?xì)庹羝仩t，其最高工作壓力0.50MPa，蒸汽壓力表的量程0～2.5MPa，此鍋爐所選用的蒸汽壓力表量程就偏大不符合TSG G0001—2012中壓力表選用的要求[1]。此外，多數(shù)鍋爐的給水泵或循環(huán)泵管路上安裝的壓力表為普通壓力表，當(dāng)循環(huán)泵或給水泵運(yùn)行時(shí)管路上安裝的壓力表會(huì)由于長(zhǎng)期的劇烈震蕩，導(dǎo)致普通壓力表上指針劇烈波動(dòng)，造成壓力表指針不準(zhǔn)及壓力表易壞。對(duì)于劇烈震動(dòng)的部位應(yīng)采用耐震壓力表。

1.2 鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行

西北地區(qū)每年的采暖期是天然氣用氣量高峰時(shí)間段，在此時(shí)間段內(nèi)很多地方的鍋爐會(huì)出現(xiàn)天然氣氣量波動(dòng)頻繁或供給不足的現(xiàn)象，經(jīng)常造成鍋爐運(yùn)行負(fù)荷低或負(fù)荷不穩(wěn)定的情況。一些使用單位由于實(shí)際生產(chǎn)需求，鍋爐也長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。鍋爐處于低負(fù)荷或負(fù)荷不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)會(huì)造成：1）少數(shù)燃燒機(jī)在很低的負(fù)荷下與鍋爐匹配程度不高。鍋爐在很低的負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，燃燒器進(jìn)風(fēng)量不能隨著燃料消耗量的減少而降低導(dǎo)致鍋爐部分熱量流失，此外燃料量與風(fēng)量配比不合理部分燃燒器有異常噪音出現(xiàn)；2）鍋爐受熱面出現(xiàn)低溫腐蝕。鍋爐額定出力越大實(shí)際運(yùn)行出力越小的時(shí)候，鍋爐排煙溫度越低，在低于煙氣露點(diǎn)溫度下煙氣中的水蒸汽冷凝成水。天然氣燃燒過(guò)程中會(huì)生成SOx、NOx、CO2等一些酸性氣體部分溶于煙氣冷凝水中，使冷凝水顯酸性從而對(duì)鍋爐煙道、后煙箱甚至前煙箱造成腐蝕，嚴(yán)重時(shí)造成一些部位穿孔。如一臺(tái)WNS2-1.25-Q的鍋爐由于生產(chǎn)原因只能在額定負(fù)荷40%以下的出力下運(yùn)行，該鍋爐煙道在煙氣出口處拐了個(gè)直角使煙道平行于鍋爐方向，并在平行鍋爐方向的煙道上安裝有煙氣熱回收裝置。此鍋爐在上述負(fù)荷運(yùn)行中和停爐后的一段時(shí)間內(nèi)，有液體從煙氣熱回收裝置的底部焊縫處及后煙箱與鍋筒的連接處持續(xù)流出。該鍋爐由于低負(fù)荷、煙氣熱回收裝置的原因，煙氣大量冷凝，冷凝水從煙氣熱回收裝置不能及時(shí)排出又倒流進(jìn)后煙箱，從而使煙氣熱回收裝置的底部焊縫處及后煙箱與鍋筒的連接處出現(xiàn)腐蝕開(kāi)裂。

對(duì)于低負(fù)荷下的低溫腐蝕可以從材料本身來(lái)考慮，一方面選取材料自身具有極強(qiáng)耐腐蝕性的材料（不銹鋼管材、聚四氟乙烯管等），另一方面是在材料表面覆蓋輔助性耐腐蝕材料（噴涂、電鍍耐腐蝕涂料等）[2]。圖1是鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)煙氣冷凝水對(duì)后煙箱的腐蝕，圖2是鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)煙氣冷凝水對(duì)煙道的腐蝕。

圖1 冷凝水對(duì)后煙箱的腐蝕

圖2 冷凝水對(duì)煙道的腐蝕

1.3 燃燒器風(fēng)配比不合理

目前小型燃?xì)忮仩t幾乎都沒(méi)有配備對(duì)煙氣成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)的設(shè)備，且只有在鍋爐開(kāi)始運(yùn)行的時(shí)候才會(huì)有一些維保廠(chǎng)家通過(guò)觀(guān)察火焰顏色從而對(duì)使用單位的鍋爐進(jìn)行風(fēng)配比的調(diào)試。由于生產(chǎn)需求及供氣量的改變都會(huì)造成鍋爐燃料消耗量的改變，所以初始的一次調(diào)試不能保證鍋爐可以長(zhǎng)期有效節(jié)能、安全地運(yùn)行。燃燒器的風(fēng)配比不合理主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

1）進(jìn)風(fēng)量過(guò)大。進(jìn)風(fēng)量過(guò)大造成鍋爐熱量的流失，鍋爐熱效率下降。少數(shù)鍋爐在進(jìn)風(fēng)量過(guò)大時(shí)，燃燒器在工作狀態(tài)時(shí)有異常轟鳴聲。

2）進(jìn)風(fēng)量偏小。

（1）鍋爐不易點(diǎn)火或異常熄火。

（2）天然氣未充分燃燒，煙氣中殘留有較多的CH4及煙氣中的CO含量過(guò)大，CO含量甚至大于10000mg/L。天然氣因未完全燃燒而產(chǎn)生大量黑色絮狀物（C2H2、C）炭黑[3]，炭黑黏附在煙氣管路中影響傳熱，一些部位還會(huì)因傳熱不好造成局部過(guò)熱導(dǎo)致材質(zhì)劣化。裝有煙氣冷凝裝置的鍋爐有時(shí)會(huì)因?yàn)樘烊粴馕闯浞秩紵a(chǎn)生的黑色固體物質(zhì)堵塞煙氣冷凝裝置造成煙氣阻力增大，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致煙氣冷凝裝置堵塞。一臺(tái)WNS10-1.25-Y.Q的新裝鍋爐在運(yùn)行不到兩個(gè)月的時(shí)間里，出現(xiàn)排煙不暢、煙氣阻力過(guò)大的問(wèn)題致使鍋爐不能正常運(yùn)行，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于天然氣未充分燃燒產(chǎn)生的大量炭黑粘附在節(jié)能器的盤(pán)管上使煙氣流通阻力增大導(dǎo)致上述結(jié)果。被炭黑粘的節(jié)能器如圖3所示，被炭黑粘附的后煙箱如圖4所示。

（3）定期清灰，增大工作量。

1.4 鍋爐的使用管理

1）安全意識(shí)不夠。由于現(xiàn)在鍋爐自動(dòng)化程度提高，部分管理者安全意識(shí)降低。在控制儀表及鍋爐設(shè)備上沒(méi)有遠(yuǎn)程時(shí)時(shí)監(jiān)控的情況下，鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有司爐人員這一危險(xiǎn)情況。

2）管理者、司爐人員對(duì)鍋爐的維護(hù)保養(yǎng)、運(yùn)行、安全附件等方面知識(shí)匱乏。鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)的一些故障，鍋爐人員無(wú)法判斷或解決，有的問(wèn)題甚至無(wú)法發(fā)現(xiàn)。如對(duì)一臺(tái)鍋爐進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)：一臺(tái)WNS2-1.25-Q鍋爐天然氣的氣量充足，把輸入燃料管路上的閥門(mén)開(kāi)啟最大，但運(yùn)行時(shí)鍋爐的負(fù)荷依舊上不去，在此狀態(tài)下鍋爐長(zhǎng)久運(yùn)行司爐人員和管理者卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)、探究此問(wèn)題。最后檢驗(yàn)人員排查發(fā)現(xiàn)該鍋爐燃燒器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，但從來(lái)沒(méi)有對(duì)燃燒器前置過(guò)濾器進(jìn)行定期清灰，導(dǎo)致燃燒器氣路堵塞造成了以上問(wèn)題，對(duì)燃燒器清灰后問(wèn)題解決。

圖3 被炭黑粘附的節(jié)能器

圖4 被炭黑粘附的后煙箱

3）管理者、司爐人員思想上不夠重視鍋爐。鍋爐在運(yùn)行中，鍋爐水質(zhì)不達(dá)標(biāo)造成鍋爐結(jié)垢、金屬元件腐蝕，導(dǎo)致鍋爐熱效率降低，增加了維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，甚至還會(huì)造成安全事故。鍋爐水垢層常位于熱負(fù)荷很高的鍋爐受熱面上，由于金屬材料上水垢的面積、厚度增加造成溫度超過(guò)了金屬材料的安全溫度上限值，金屬因過(guò)熱蠕變、強(qiáng)度降低，導(dǎo)致沉結(jié)水垢的爐膽過(guò)熱塌陷，沉結(jié)水垢的受熱鍋筒過(guò)熱鼓包，沉結(jié)水垢的受熱面管子過(guò)熱爆管[4]。然而，一些單位在水處理設(shè)備失效后還依然使用，甚有送純凈水、自配水等各種非鍋爐用水進(jìn)行檢測(cè)、化驗(yàn)。

2 鍋爐安全隱患的解決措施

對(duì)于上述的安全隱患，筆者提出了以下解決措施：1）使用單位按照TSG G0001—2012中的要求按規(guī)定將鍋爐上的安全閥、壓力表送檢或檢驗(yàn)人員在檢驗(yàn)的時(shí)候告知、提醒使用單位安全附件及儀表在超過(guò)檢定、校準(zhǔn)有效期前應(yīng)及時(shí)送檢，確保安全附件正常工作，儀表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。用來(lái)監(jiān)測(cè)鍋爐能耗狀況的儀表建議檢定或校準(zhǔn)，以此確保監(jiān)測(cè)能耗參數(shù)的準(zhǔn)確性。選擇安全閥時(shí)，安全閥的整定壓力應(yīng)在設(shè)計(jì)壓力的量程范圍之內(nèi)。溫度表、壓力表的量程選擇不能過(guò)大或過(guò)小，壓力表的最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)量程的2/3，在易震動(dòng)的位置應(yīng)安裝耐震壓力表避免表受震動(dòng)損壞；2）長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致低溫腐蝕的鍋爐，在易受腐蝕的部位（煙道、節(jié)能器）采用耐腐蝕材料，如不銹鋼系列的材料或安裝疏水孔，保證煙氣冷凝水可以暢通排出避免倒流、匯集造成腐蝕；3）了解燃燒器的燃料與進(jìn)風(fēng)量配比關(guān)系，根據(jù)燃料量的波動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)、控制進(jìn)風(fēng)量，從而保障天然氣充分燃燒防止燃料與風(fēng)量配比不合理導(dǎo)致炭黑、異常噪音的產(chǎn)生。調(diào)節(jié)燃燒器燃料與風(fēng)量的配比可以通過(guò)煙氣分析儀檢測(cè)煙氣成分中的烷烴、一氧化碳含量或觀(guān)察燃料燃燒時(shí)火焰的顏色（經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員），以此判斷燃料與風(fēng)量的配比是否合理；4)管理人員、司爐人員，學(xué)習(xí)、了解鍋爐安全運(yùn)行方面的相關(guān)知識(shí)，從思想、行動(dòng)上重視鍋爐及相關(guān)附件設(shè)備，做好鍋爐運(yùn)行記錄，嚴(yán)格執(zhí)行鍋爐的使用、管理、維護(hù)方面的規(guī)定要求。對(duì)于鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)的異常狀況、監(jiān)測(cè)的異常參數(shù)及時(shí)分析、解決。此外，鍋爐的水質(zhì)也應(yīng)重視，對(duì)鍋爐的軟化水、鍋水按GB/T 1576—2008[5]的要求指標(biāo)進(jìn)行化驗(yàn)，軟化水、鍋水的水質(zhì)質(zhì)量影響著鍋爐的安全、能耗指標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

為了保障人們的生命安全，特種設(shè)備的安全運(yùn)行，使用單位應(yīng)重視小型鍋爐的運(yùn)行管理，并且落實(shí)安全、管理制度、相關(guān)知識(shí)培訓(xùn)。檢驗(yàn)人員認(rèn)真履行自己的檢驗(yàn)職責(zé)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)告知用戶(hù)、及時(shí)解決，合作保障特種設(shè)備設(shè)備安全、良好的運(yùn)行。

[1] TSG G0001—2012 鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

[2] 段君寨，張文鵬，李忠江.鍋爐深度降低排煙溫度對(duì)低溫耐腐蝕材料的影響[J].華電技術(shù)，2016，38（0 2）：6-7.

[3] 隋先富，王玉，張嶺.放空火炬冒黑煙問(wèn)題原因深度剖析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016，13（10）：57-58.

[4] 陳光利.工業(yè)鍋爐水質(zhì)不良的危害及水質(zhì)控制環(huán)節(jié)[J].特鋼技術(shù)，2007，13（02）：49-51.

[5] GB/T 1576—2008 工業(yè)鍋爐水質(zhì)[S].