鍋爐空氣預(yù)熱器聯(lián)通箱鋼板失效分析及對(duì)策

田繼平 趙永東

中石油第二建設(shè)有限公司 甘肅蘭州 730000

1 空氣預(yù)熱器的工作原理及出現(xiàn)的問題

1.1 空氣預(yù)熱器的工作原理

某石化公司動(dòng)力廠新建75噸燃?xì)庹羝仩t采用管式空氣預(yù)熱器。在管式空氣預(yù)熱器中，冷空氣從下管箱進(jìn)入，通過煙氣加熱經(jīng)聯(lián)通箱進(jìn)入上管箱再加熱，加熱后的空氣經(jīng)過連接在上管箱上的風(fēng)道進(jìn)入爐膛[1]。

1.2 運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題

在鍋爐中交后進(jìn)行煮爐階段，鍋爐正常運(yùn)行24個(gè)小時(shí)以后，在聯(lián)通箱的外側(cè)垂直面上，明顯出現(xiàn)了2處“人”字形裂縫。出現(xiàn)上述情況后，車間緊急停車，組織人員進(jìn)行檢查。經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)，鋼板有明顯撕裂現(xiàn)象，整個(gè)鋼板表面，分布著許多不規(guī)則的細(xì)小裂紋，裂紋呈現(xiàn)出金屬光澤，屬于新裂紋，發(fā)現(xiàn)裂紋后及時(shí)經(jīng)查閱了聯(lián)通箱圖紙。

經(jīng)過查閱圖紙，聯(lián)通箱的主要參數(shù)如下表1所示：

表1 聯(lián)通箱的主要參數(shù)表

2 聯(lián)通箱鋼板撕裂的原因分析

聯(lián)通箱鋼板撕裂后，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢查綜合分析，得到引起此鋼板失效的以下幾個(gè)原因：

2.1 利舊鼓風(fēng)機(jī)的影響

鍋爐用鼓風(fēng)機(jī)為利舊鼓風(fēng)機(jī)，其運(yùn)行工況不太良好，噪音較大，并且殼體有比較嚴(yán)重震動(dòng)；風(fēng)門葉片有松動(dòng)現(xiàn)象，吸風(fēng)室為自制矩形吸風(fēng)室，吸風(fēng)室與風(fēng)門連接段為直管段，沒有過渡段。

2.2 聯(lián)通箱轉(zhuǎn)角處沒有導(dǎo)流板

聯(lián)通箱轉(zhuǎn)角處無導(dǎo)流板，使得風(fēng)力直接作用在聯(lián)通箱鋼板上，在長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)蝕作用下造成受力部分鋼板的減薄。而聯(lián)通箱外側(cè)亦無加固措施，使得聯(lián)通箱鋼板大面積的發(fā)生震動(dòng)[2]。

2.3 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的偏差

鍋爐廠家圖紙與煙風(fēng)道設(shè)計(jì)圖紙有出入。鍋爐廠家按照新鍋爐設(shè)計(jì)慣例使用4mm鋼板，未考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際鼓風(fēng)機(jī)工況。而設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)煙風(fēng)道時(shí)，綜合考慮了現(xiàn)場(chǎng)情況，煙風(fēng)道設(shè)計(jì)制造厚度為6mm。因此在鍋爐廠家和設(shè)計(jì)院前期沒有對(duì)接的情況下各自完成了設(shè)計(jì)，造成了鍋爐廠家對(duì)聯(lián)通箱鋼板選用較薄，在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況要求。

3 聯(lián)通箱修復(fù)的方法和措施

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事故鋼板進(jìn)行取樣分析，進(jìn)行金屬元素定量分析，金屬材料化學(xué)成分分析見表2。

表2 鋼板化學(xué)成分表

選取3塊樣品進(jìn)行超聲測(cè)厚，其數(shù)據(jù)見表3。

表3 鋼板測(cè)厚數(shù)據(jù)表

經(jīng)過對(duì)原聯(lián)通箱鋼板進(jìn)行檢測(cè)分析、對(duì)比，其結(jié)果滿足鍋爐廠家提供的圖紙要求。

針對(duì)引起聯(lián)通箱鋼板失效的原因，制定出了相應(yīng)的修復(fù)工藝，對(duì)整個(gè)聯(lián)通箱的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了變更設(shè)計(jì)，對(duì)引起鋼板失效的其他因素進(jìn)行了消除。

3.1 對(duì)鼓風(fēng)機(jī)存在的問題進(jìn)行復(fù)查

針對(duì)利舊鼓風(fēng)機(jī)殼體震動(dòng)嚴(yán)重的問題，機(jī)泵專業(yè)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行了檢修。分別對(duì)聯(lián)軸器之間的距離、轉(zhuǎn)動(dòng)部位采取檢查、測(cè)量、復(fù)位等方法，對(duì)超標(biāo)的部位專項(xiàng)檢修、保養(yǎng)；聯(lián)軸器的同心度進(jìn)行從新測(cè)量找正，把各項(xiàng)數(shù)據(jù)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

松動(dòng)的風(fēng)門葉片采取檢查修復(fù)的方法，使風(fēng)門葉片夾角符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)葉片進(jìn)行緊固，恢復(fù)其功能，減小了鼓風(fēng)機(jī)殼體的震動(dòng)。

3.2 對(duì)吸風(fēng)室入口及風(fēng)道與聯(lián)通箱接口進(jìn)行改造

吸風(fēng)室入口的直管段經(jīng)過設(shè)計(jì)方的同意進(jìn)行技術(shù)改造，在原有的吸風(fēng)室與風(fēng)門的直管段連接處縮短直管段的長(zhǎng)度，增加過渡段，減少風(fēng)力撓動(dòng)，減少了聯(lián)通箱的震動(dòng)，增強(qiáng)吸入風(fēng)量，改善了鼓風(fēng)機(jī)的效率[3]。

風(fēng)道與聯(lián)通箱接口處，由于風(fēng)道設(shè)計(jì)院與鍋爐廠家的圖紙?jiān)谇捌谖礈贤?，鼓風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)與安裝空氣預(yù)熱器的鍋爐框架存在坐標(biāo)的誤差，使得鼓風(fēng)機(jī)出口和下管箱入口豎直空間內(nèi)偏差500mm，前期使用長(zhǎng)度為700mm的斜管段進(jìn)行連接。但此連接管道過短引起比較強(qiáng)烈的空氣撓動(dòng)，容易產(chǎn)生大的渦流，對(duì)聯(lián)通箱的鋼板形成沖擊?，F(xiàn)場(chǎng)兩臺(tái)設(shè)備基礎(chǔ)無法調(diào)整，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量后將過渡段長(zhǎng)度增加到1500mm，緩解了過渡引起的空氣撓動(dòng)，減少了空氣渦流對(duì)聯(lián)通箱鋼板的沖擊。

3.3 對(duì)連通箱的部分結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)制作

聯(lián)通箱的鋼板厚度依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)綜合工況，對(duì)利舊鼓風(fēng)機(jī)工況進(jìn)行重新評(píng)估，最后經(jīng)過與鍋爐廠家和設(shè)計(jì)院的對(duì)接，依據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的圖紙規(guī)定，使用6mm的鋼板，制作了新的聯(lián)通箱，更進(jìn)一步增加聯(lián)通箱的剛度。聯(lián)通箱轉(zhuǎn)角處加裝導(dǎo)流板。用6mm的鋼板在聯(lián)通箱出入口處各增加一個(gè)導(dǎo)流板，導(dǎo)流板長(zhǎng)度延伸到聯(lián)通箱垂直段的中心線外側(cè)，這樣可以減少風(fēng)力對(duì)聯(lián)通箱端板的直接沖擊，引導(dǎo)空氣的流動(dòng)方向，在不減少空氣流量的前提下，盡量減小氣流對(duì)聯(lián)通箱鋼板的沖擊。

4 結(jié)語

對(duì)鍋爐空氣預(yù)熱器做了針對(duì)性的改造以后，設(shè)備繼續(xù)開車運(yùn)行，至今鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，鍋爐空氣預(yù)熱器聯(lián)通箱鋼板未出現(xiàn)失效現(xiàn)象，問題得到解決。證明此解決辦法有效可行，保障了鍋爐的正常運(yùn)行，為業(yè)主增加了效益，為同類設(shè)備檢修積累了經(jīng)驗(yàn)，具有借鑒意義。