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锅炉水冷壁爆管的分析处理和防止措施

1 概况

我市某香料化工厂一台DZL4—l.25—AⅡ型蒸汽锅炉2002年10月投用后,不到一年时间就发生了水冷壁爆管。2003年8月11日现场检查,笔者发现爆破口位于右侧炉门旁第11根水冷壁管的弯曲部位(该炉为偏锅筒,结构紧凑,炉膛布满水冷壁,故在炉门处采用弯管以防遮挡炉门口).爆口为纵向破裂.其断面较为锐利。管内壁附着层厚约0.5mm的薄垢破口的上下两头堵满片状散垢.与该管相连的右侧集箱有大量脱落的散垢堆积,锅筒底部也有少量的散垢渣杂。

2 原因分析

笔者认为水循环故障是导致该水冷壁管短期过热爆管的主要原因。

(1)该炉为自然循环锅炉。不同温度的工质具有不同的重度,其差异形成的推动力是水循环的动力,即工质在下降管中的重度比在水冷壁中的大,其差异形成的动力克服了工质上升和下降的流动阻力,这样就利用其自然特性形成了水循环。工质在循环中吸收受热面壁的热量,既降低了受热面壁的温度,防止受热面壁超温,保证受热面的使用寿命,又成为具有一定品质的蒸汽,从而使锅炉的功能得以实现。

(2)该炉在运行过程中,因水处理工作的不规范而产生的水垢渣块,堆积在锅筒底部,在水循环动力的作用下,随锅水一起被吸入下降管中,并被带到集箱,其中质量较重、颗粒较大的散垢杂在重力、惯性的作用下,沉积在集箱底部,并用不断堆积成小山丘状,从而减少了工质进入水冷壁管的流通面积,据流体力学理论可知,此处工质的流速增大,静压减少,导致水冷壁管进口压力降低,水循环减弱。

(3)随下降管锅水带入集箱的水垢渣中质量较轻,呈薄处状的散垢,会漂浮在流动的锅水中,随着水循环从集箱进入水冷壁管中.当流动到水冷壁管的弯曲部位时,在散垢重力和摩擦阻力的作用下,开始停滞积聚在该处,这样一方面使锅水的流动阻力进一步增大,工质的流速趋缓;另一方面随着散垢数量的不断增加,水冷壁管中的流通面积不断减小,直至完全堵死。这样,该处的工质流速逐步趋于零,即产生了水循环停滞现象,这时,该水冷壁管处于膜式沸腾,其弯管部位处于干烧状态,从而导致管壁温度急剧升高,形成短时过热爆管。

3 修换处理

因该水冷壁管爆管除弯管部分存在破口和不同程度的胀粗外,其它部分未见异常,故决定割换变形的管段。根据有关规范、技术标准的要求,割换管段的起止部位选在直管段上,为从变形弯管的两端弯曲起点向上和向下各延伸50mm,割换管段的实长约720mm。原水冷壁管采用符合GB3087的20#管,规格ф57mm×3.5mm。

(1)弯管制作。取与原炉管性质、规格相同的新管1根,用弯管机冷弯成与割换下的管段大致相同的形状,并保证弯管的椭圆度、波浪度和壁厚减薄量等符合有关要求,且表面无重皮、裂纹等缺陷。

(2)焊接修复。将对接的新旧管口磨平整并制成符合要求的坡口,由具有相应资质的焊工按表1规范进行焊接。

表1 焊接规范

见表

(3)焊后检查。焊后对两对接头按照有关要求进行焊缝外观、MT、PT检验和通球试验,结果合格。

4 防止措施

(1)对锅炉进行一次人工人和机械除垢,彻底去除锅筒底部、集箱内的散垢渣杂,并用软管从上向下、大水量、高水压冲洗附在水冷壁管上的散垢。

(2)加强锅炉水处理的管理作业,严格水处理工艺纪律,使锅炉水质符合GB1576《工业锅炉水质》标准要求,防止锅炉结垢。

(3)日常运行中做好锅炉定期排污工作,及时排除锅筒和集箱中的散垢渣杂。每次停炉检修时,再按前述方法对锅炉进行彻底除垢去杂。

采取以上措施后,锅炉至今已运行一年多,未发现水冷壁管出现异常。
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