燃?xì)忮仩t內(nèi)部檢驗(yàn)中冷凝水問題探討

徐金輝

（河北省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)研究院秦皇島分院，河北 秦皇島 066000）

隨著環(huán)保要求的不斷提升，燃煤鍋爐煙氣污染嚴(yán)重且難以治理的弊端凸顯，尋求替代方案迫在眉睫。2015 年3 月，河北省政府發(fā)布《河北省人民政府關(guān)于印發(fā)河北省燃煤鍋爐治理實(shí)施方案通知》中提到，2015 年年底，設(shè)區(qū)市和省直管縣（市）城市建成區(qū)淘汰10 蒸噸/小時(shí)及以下燃煤鍋爐。2017 年年底，設(shè)區(qū)市和省直管縣（市）城市建成區(qū)淘汰35蒸噸/小時(shí)及以下燃煤鍋爐，城鄉(xiāng)結(jié)合部和其他遠(yuǎn)郊區(qū)縣城鎮(zhèn)地區(qū)淘汰10 蒸噸/小時(shí)及以下燃煤鍋爐，確保完成國家下達(dá)的燃煤鍋爐淘汰任務(wù)。但是鍋爐作為工業(yè)生產(chǎn)最重要的動(dòng)力設(shè)備，不可替代，唯有在燃料上做文章。天然氣在燃燒過程中產(chǎn)生的污染物質(zhì)極少，產(chǎn)生的CO2僅為煤的40%左右，產(chǎn)生少量的SO2。而且燃燒后不會(huì)產(chǎn)生廢水、廢渣的物料，相比煤炭、石油等能源具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢。燃?xì)忮仩t以其環(huán)保高效、高度自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為完美的替代品。燃?xì)忮仩t由于其不同于燃煤鍋爐的結(jié)構(gòu)形式，在定期檢驗(yàn)中需要有所不同的重點(diǎn)，而內(nèi)部檢驗(yàn)往往關(guān)注鍋爐本體部分，往往會(huì)忽視一些非承壓部件。

1 檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題及分析

在進(jìn)行鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)工作中，發(fā)現(xiàn)部分燃?xì)忮仩t的煙管、煙道、煙箱內(nèi)，甚至是鍋爐回燃室，爐膽等內(nèi)部受壓部件中存在大量積水或少量肉眼可見水漬等狀況。首先，檢驗(yàn)人員懷疑是煙管泄漏，或者是煙管與管板角接焊接接頭處可能存在泄漏。通過查閱鍋爐資料和詢問使用單位人員鍋爐運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)該鍋爐制造年限不長，安裝投入使用時(shí)間也很短，甚至投入還沒滿一年。有的是安裝后的首次內(nèi)部檢驗(yàn)，且實(shí)際運(yùn)行周期并不是很長，運(yùn)行負(fù)荷較低。故初步判斷鍋爐存在泄漏的可能性不大。進(jìn)一步通過水壓試驗(yàn)驗(yàn)證，沒有發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，最終可以確定該鍋爐不存在泄漏情況。那么，唯一的水的來源就是受壓部件外部的冷凝水。通過觀察鍋爐煙道裝設(shè)結(jié)構(gòu)，冷凝器、節(jié)能器或者是省煤器等煙道內(nèi)部裝置布置情況、冷凝水排放裝置布置等發(fā)現(xiàn)，存在以下問題。

（1）鍋爐冷凝水排放管被異物堵塞、導(dǎo)致排液不暢；

（2）煙道設(shè)計(jì)不合理，如排放冷凝水的傾斜角設(shè)置不合理、未開設(shè)冷凝水排放管孔等；

（3）冷凝水泄放管路設(shè)計(jì)不合理，如出口高度高于入口，導(dǎo)致無法排出冷凝水，或者與其他管路并聯(lián)在一起等。

加之對鍋爐運(yùn)行記錄進(jìn)行分析，由于該廠間斷性生產(chǎn)，有的白天生產(chǎn)晚上停機(jī)，導(dǎo)致該鍋爐長期處于間斷運(yùn)行狀況，啟停頻繁，且運(yùn)行時(shí)鍋爐處于較低負(fù)荷工況。

通過以上分析，最終斷定上文提到的積水或水漬為鍋爐冷凝水過多所致。

2 燃?xì)忮仩t冷凝水成因分析

談起燃?xì)忮仩t冷凝水的成因，不外乎兩個(gè)方面，一是源頭，即冷凝水產(chǎn)生的根源；二是排放，即產(chǎn)生的冷凝水能不能排出到指定的地方。下面從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

（1）燃?xì)忮仩t燃料燃燒的過程?，F(xiàn)階段，大部分燃?xì)忮仩t均為燃燒天然氣燃料的，故此處只分析天然氣的燃燒過程。天然氣的主要成分是甲烷（CH4），甲烷(CH4)在空氣中燃燒后,生成產(chǎn)物為水和二氧化碳。甲烷燃燒的化學(xué)方程式是CH4+2O2——CO2+2H2O。

這里我們不難發(fā)現(xiàn)，天然氣鍋爐燃燒的主要產(chǎn)物之一就是水，所以燃燒天然氣的鍋爐煙氣中含有水分是不可避免的。

（2）從甲烷燃燒的化學(xué)方程式中發(fā)現(xiàn)，甲烷燃燒其實(shí)就是甲烷與氧氣的化學(xué)反應(yīng)。所以燃料燃燒需要引入大量的空氣進(jìn)行助燃。然而，助燃空氣中也會(huì)攜帶進(jìn)來部分水分。特別是當(dāng)燃燒器配風(fēng)比例不正常時(shí)，考慮到過量空氣系數(shù)的影響，燃?xì)忮仩t煙氣中的水蒸氣容積百分比范圍為15%～19%。特別處于沿海地區(qū)，常年空氣濕度比較大，引入過量的助燃空氣攜帶大量的水分。

（3）冷凝水排放裝置布置存在問題。例如，檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，個(gè)別單位為了省材料或者是追求鍋爐房管道整齊，誤將鍋爐冷凝水泄放管、液位計(jì)泄放管與鍋爐的排污管統(tǒng)一連接到同一根排放母管上。當(dāng)司爐人員進(jìn)行定期排污或沖洗液位計(jì)時(shí)，由于是帶壓排放，同時(shí)由于冷凝水排放管閥門保持常開狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致排污水倒流流入冷凝水排放管，進(jìn)而進(jìn)入煙箱內(nèi)，有時(shí)會(huì)順著煙管流入回燃室及爐膽內(nèi)部。還有的冷凝水泄放管被燒損的耐火材料，安裝時(shí)不慎脫落的石棉墊片等異物堵塞，導(dǎo)致排液不暢。還存在煙道布置不當(dāng)?shù)那闆r，個(gè)別單位為了保障連續(xù)生產(chǎn)及檢修要求等，裝設(shè)兩臺(tái)鍋爐一用一備，交替運(yùn)行，且共用同一個(gè)排煙系統(tǒng)，如果煙氣擋板封堵不嚴(yán)，排煙竄入停運(yùn)鍋爐內(nèi)部，導(dǎo)致煙氣溫度低于露點(diǎn)溫度，在該鍋爐內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量冷凝水。個(gè)別煙道安裝冷凝器、節(jié)能器、省煤器等煙氣熱量回收裝置導(dǎo)致煙道水平段過長，且無排泄傾角，或者未開設(shè)冷凝水排放管孔等，煙氣回收裝置冷卻效率過高，導(dǎo)致排煙溫度過低，也會(huì)大量產(chǎn)生冷凝水。

（4）由于生產(chǎn)車間對鍋爐蒸汽需求原因，鍋爐長期處于間斷運(yùn)行工況，啟停頻繁，且運(yùn)行過程中長期低負(fù)荷運(yùn)行，這樣會(huì)導(dǎo)致鍋爐未能達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)，排煙溫度可能會(huì)低于設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部的冷凝水不斷地累積。

3 鍋爐冷凝水過多的危害

通過大量檢驗(yàn)分析和總結(jié)，并查閱了大量的相關(guān)資料文獻(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)冷凝水大體存在以下幾方面的危害。

（1）冷凝水過多會(huì)加速鍋爐受熱面的腐蝕，長期存在積水或者存在水漬的受熱面部位較之其他部位腐蝕現(xiàn)象明顯，通過壁厚測定，發(fā)現(xiàn)該處壁厚存在局部減薄現(xiàn)象。

（2）降低煙氣流通截面積，加速煙道腐蝕。由于空氣中攜帶灰塵等物質(zhì)，無法燃燒，會(huì)在煙道死角處殘留，與冷凝水結(jié)合形成粘在煙道的物質(zhì)，且不易脫落，降低煙氣流通面積。由于煙道為普通碳鋼材質(zhì)，檢驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部壁面層狀鐵銹不斷脫落，腐蝕嚴(yán)重。

（3）影響爐膛溫度及火焰填充度，影響燃燒穩(wěn)定性，降低鍋爐熱效率。相關(guān)文獻(xiàn)中提到，甚至出現(xiàn)過水汽過多損壞鍋爐燃燒器，造成突然停爐的現(xiàn)象。燃?xì)忮仩t突然停機(jī)，如果操作不當(dāng)，在二次點(diǎn)火時(shí)容易發(fā)生爐膛爆燃事故，輕則損壞鍋爐，重則造成人身傷亡，應(yīng)特別加強(qiáng)重視。

（4）煙道尾部低溫腐蝕。如果尾部煙道排煙溫度較低，產(chǎn)生的冷凝水不斷在尾部煙道壁面凝結(jié)，特別是在鍋爐停機(jī)后，大量的冷凝水殘留在煙道內(nèi)，不斷腐蝕煙道金屬。

（5）酸腐蝕。天然氣是混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另外，含有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣以及微量的惰性氣體。其中，硫化氫燃燒過后會(huì)生成二氧化硫，二氧化硫與與水蒸氣結(jié)合會(huì)生成亞硫酸，亞硫酸一旦形成冷凝水，便會(huì)腐蝕尾部煙道。

4 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及改進(jìn)措施

《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中第3.21 條規(guī)定：B 級(jí)以下燃?xì)忮仩t和冷凝式尾部煙道應(yīng)當(dāng)設(shè)置可靠的疏水裝置。其中B 級(jí)以下燃?xì)忮仩t煙氣中含水量較多，而冷凝式尾部煙道可將排煙溫度降低很多，特別是鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，煙氣低于露點(diǎn)溫度，大量冷凝水腐蝕性較強(qiáng)。特別是針對檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題，提出以下改進(jìn)措施及此類鍋爐使用注意事項(xiàng)。

（1）正確使用鍋爐燃燒器，燃燒器有諸多電器元件及電路控制系統(tǒng)組成，是較為精密的設(shè)備部件，由于鍋爐房環(huán)境一般不會(huì)太清潔，所以燃燒器極易出現(xiàn)故障，所以務(wù)必按時(shí)保養(yǎng)燃燒器，保證燃燒正常工作，合理配風(fēng)，降低過量空氣帶入水分。

（2）嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)要求安裝冷凝水排放裝置，正確使用排放裝置中的閥門，確保開度正常。

（3）定期檢查冷凝水排放管路，確保無堵塞現(xiàn)象，確保閥門正常工作。

（4）多臺(tái)鍋爐共用排煙系統(tǒng)的情況，要確保煙道內(nèi)部擋煙板能夠正常工作。

（5）合理設(shè)置煙道結(jié)構(gòu)，保證冷凝水能夠順利排出，必要時(shí)開設(shè)冷凝水排放管路。

（6）根據(jù)鍋爐運(yùn)行狀況及排煙溫度合理設(shè)置冷凝器、節(jié)能器、省煤器等尾部煙氣熱量回收裝置，保持鍋爐及煙道金屬壁溫高于硫酸露點(diǎn)溫度。

（7）根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)特性，合理使用鍋爐，使鍋爐在經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行，做好停爐保養(yǎng)工作，保證鍋爐各部件處于良好保養(yǎng)狀態(tài)，防止停爐期間保養(yǎng)不當(dāng)造成的鍋爐損傷。

5 結(jié)語

在當(dāng)前時(shí)代背景下，冷凝水過多所導(dǎo)致的相關(guān)問題也日益明顯。作為檢驗(yàn)工作人員，對于燃?xì)忮仩t內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，除了對本體結(jié)構(gòu)損傷的關(guān)注之外，還應(yīng)當(dāng)注意對冷凝水系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)檢驗(yàn)，防止冷凝水過多給鍋爐帶來不必要的損傷。