锅炉过热器爆管原因分析及处理

工
业
锅
炉
２１ ０ １年第 ３期 （ 总第 １７期 ） ２
裂， 锅炉在 运行时 ， 由于 圆柱 销没有 止退卡及 钩形 螺 栓 没有 防松 螺帽 ， 筒 内振动 造 成 了 圆柱 销 和钩 形 锅
Ｏ一３ ｅ＋Ｃ ，ｆ， 后 发 生 铁 的 氧化 ：Ｆ ， Ｆ Ｏ 然 ２ ｅ＋Ｏ — ２
２ｅ Ｆ Ｏ或 ３ ｅ＋ ０ 一 Ｆ Ｆ ２ ｅＯ 。检 查 中 发 现管 壁 呈 砖 红色 的特征 ， 与管子 在 超 温运 行 过程 中管壁 金 属发 生氧 化相吻合 。由于管壁上 生成 Ｆ 氧化 过程减 ｅＯ
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文 章 编 号 ：０ ４８ ７ （ ０ ）３５ １０ —７４ ２ １ ０ —４ １
工
业
锅
炉
２ １ 年 第 ３期 （ ０ １ 总第 １７期 ） ２
锅 炉过 热 器爆 管 原 因分析 及 处理
李 继伟 ， 何 柯
（ 武汉 钢铁股 份有 限公 司能源 动力 总厂 ， 武汉 ４ ０ ８ ） ３０ ０
汽水挡 板垂 直布置 ， 汽水 混合 物 直 接 冲刷 锅简 汽 水 挡板 ， 汽水 挡 板 背面 仅 靠 ３ｍ 的扁钢 点 焊 在 锅 而 ｍ
筒 内壁 上 ， 随锅炉带 负荷运 行后 ， 汽水混合 物高 流速 长久对 汽水 挡板进 行 冲刷 ， 然 会造 成 汽 水挡 板 破 必
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锅炉运行 ６个 月 ， 发生 过 热 器 管 “ ： 全 就 ｕ” 弯
部堵 塞现象 ， 初步分 析可能 是锅炉水 处理 有 问题 ， 在
管壁 上产生水垢 造成 “ 形 弯堵 塞 。７ 炉 目前水 处 Ｕ” 理是采 用锅 外 水 处 理 和 锅 内加 药 处理 相 结 合 的 方
法 ， 外水 处 理包 括水 的软化 、 盐 、 锅 除 除气 处 理。 由 于蒸汽溶 盐能力 增强 ， 高温 高压下 易产生 腐蚀 ， 且 为
螺 栓一端螺 母 的松 脱 。最后 致 使旋 风 分离 器 变 形 、 倒 塌 ， 大降低 汽水 分离效 果 ， 水饱 和蒸汽进 入过 大 带
热器 时 ， 成过热 器管积 盐 。 造
慢 ， Ｆ 的导 热性 能低 ， 引起管壁 温度逐 渐 升 但 ｅＯ 而 高， 当壁温超 过 ５ ０℃ 以上时 ， 生过热 蒸汽腐蚀 及 ７ 产 高温 氧化腐蚀 ， 它过程 ： 其
３ ｇ Ｏ ＋ Ｎ ３ Ｏ 一 Ｍｇ （ Ｏ ） ＋３ ａＳ ４ （ ） Ｍ Ｓ ４ ２ ａＰ ４ ３Ｐ ４２ Ｎ ２ Ｏ ４
图 ３ 顶帽 与 简 体装 配刀 惹
锅水 巾的钙 镁离 子与 磷 酸根 离子 Ｐ 结 合生 Ｏ 成 溶解度较 小 的钙镁磷酸 盐类 ， 由于锅水 温度 高 、 碱
阳离 子交换 的方法 ， 应用 Ｈ型 阳离子 交换 剂 将水 中 各 阳离 子交换 成 Ｈ 用 Ｏ ； Ｈ型将水 中各 阴离子交 换 成Ｏ ； Ｈ 除氧通 过 在 除氧 器 （ 工作 压力 ０ １ Ｐ ） ． ２ Ｍ ａ 中将水加 热到 沸点 ， 溶于水 中的 Ｃ Ｎ ， Ｈ Ｓ等 使 Ｏ 、Ｈ 、 气体逸 出 。锅 内加药 是采 用磷 酸三 钠 （ ａＰ ， Ｎ Ｏ ） 其 部分反应 式如下 。
３ ａ Ｈ Ｏ ） ＋ Ｎ ３Ｏ — ｃ ３ Ｐ ４ ２ ＋ Ｎ ＨＣ ３ Ｃ （ Ｃ ３ ２ ２ ａＰ ４ ｝ ａ（ Ｏ ） ６ ａ Ｏ
（ ３）
ｌ 顶帽 一 ４ Ｊ 凹槽 一 形
２ 旋风分离器 一 ５ 汽水 挡板 一
３ 接口 一 ６ 圆柱 销 一
图 ２ 锅 简 内 部装 置 图
钩
少 量水滴 ， 这些水 滴 在 汽空 间依 靠 离 心 力和 重力 的 作用 进一 步得 以分 离 。最后 ， 当蒸 汽 通过 旋 风筒 上
部 的波形板 顶 帽时 ， 靠水 膜 分离 原 理使 蒸 汽 进一 步
降低 水分 。为 了防止筒壁 上部 的薄层水 膜被 上升汽
流撕破 ， 在简 体顶 部 装 有溢 流 环 。为 了 防止 分离 下 来 的水 向下 排 出时中心带 汽 ， 筒底 装有 圆形底板 ， 使
积 物堵塞 。 （ ） 样检测 ２取
锅炉 厂设计 制造 的 中温 中压 单锅 筒 白然 循 环 锅炉 ，
设计 燃料 为 ９ ％ 高炉煤 气 ＋５ 焦炉煤气 ［ ５ ％ 热值 Ｑ
为 ３３７ ｋ／ 标 态 ） ， 定蒸 发量 为 １０ｔｈ 额 ６ Ｊｍ （ ］额 ３ ／ ， 定 蒸汽 温度 为 ４ ０℃ ， ５ 额定 蒸 汽压 力 为 ３ ８ ａ ． ２ ＭＰ ，
同定筒 体 与波 形 板 顶 帽 的钩形 螺 栓 大 部 分 出 现 松
动 ， 的完 全 脱 开 ， 水 分 离 器 防护 板 破 裂 、 有 汽 变形 。
通过进 一步调查 ， 锅炉 的设计 问题显 现 出来 。
２ 原 因分 析
该锅筒 内径 为 ４ ０ Ｉ ， ， ６ ０ １Ｉ 壁厚 为 ４ ｌ， 筒 １ ＦＩ Ｉ ６ｉＴ 锅 ｎｌ 全长 １ ５ ｌ 材 料为 ２ ， １ ０ｍｉ， ２ ｌ ０ｇ 内部装 置如 图 ２所示 ， 共有 ３ ４个直径 为 西 １ ｍ 的切 向导流 式旋 风分 离 ３ ５ｍ 器， 分两 排纵 向对称 布置 。旋 风 分离 器 安装 如 ２ 、 图 ３所 示 ， 先 将 简 体接 口放 置 到 汽 水 挡 板 的 “ ” 首 Ｊ
・
事故分析 ・
锅 炉过热 器爆 管原 因分析及 处理
５ ５
（） ３ 给水 分析
形 凹槽 中 ， 在接 口与 汽水 挡 板 的接 合 部 位填 充 密封 衬垫 ， 然后 在 接 口上 部 装 入 圆 柱 销 ， 体 安 装 即完 筒 成 。波形板 顶 帽与简 体 装 配如 图 ３所 示 ， 先将 顶 帽
水 只能 由底 板周 围环 形通 道 排 出 ， 通道 中装有 导 向 叶片 ， 其倾斜 方 向与 水流旋 转方 向相 同。 由于进 入锅 筒 的汽水 混 合物 具 有较 大 的动 能 ， 冲击锅 筒 内壁装 置或 相 互撞 击 时 ， 引起 振 动 。再 会 由布水 管安 装示 意 图 （ 图 ５ 可 以看 出 ， 见 ） 布水 管 与
中图 分 类 号 ： Ｋ ２ Ｔ ２７ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
源 动 力 设 备 检 修 技 术管 理 Ｔ 作 。
０ 概 况
武钢 。七 电站 安 装 有 ７台锅 炉 ， 炉 系杭 州某 ７
均存 在较 厚 的氧化 产物 ， 分 布特 点 为越 接 近下 部 其
弯头越厚 ， 管壁 明显减 薄 ，Ｕ” 弯全 部被 灰 白色堆 “ 形
斤
２ａＣ ３ Ｎ Ｈ Ｏ ＋Ｈ２０ Ｎ ２０ ＋ Ｃ ２ ２ ２ （ ） ｓ ４ ａｓ ４ ２ ０ ｆ＋ Ｈ ０ ２
反应 生成 的 Ｃ ， 除碳器 除掉 ， Ｏ 用 经钠 离 子交 换
后， 软化 水 中 总含 盐量 未 降低 ， 中 的 阴离子 Ｃ 一 水 ｌ、 ｓ 、 Ｏ ０ ＨＣ ｆ等并 未改变 ， 只是将 易成水 垢 的钙镁化 合物 变为不形 成水垢 的钠 化合物 。化学 除盐采 用 阴
Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ｔｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｔ ｉ ｒ ａ ｙ ｉ ｎ ｅ ｔ ｎ ｏ Ｂｏ ｌ ｅ
Ｓ ｐ ｒ ｅ ｔ ｒ Ｔｕ ｅ Ｂｒ ａ ｉ ｇ ｕ ｅ ｈ ａｅ ｂ ｅ ｋｎ
Ｌ ｉ ｉ Ｉ — ．ＨＥ Ｋｅ Ｊ ｗｅ
（ ｈ ｎｒｙａ ｄＰ ｗ ｒ ｏ ｐ ｎ ｆ Ｓ Ｏ， ｈ ｎ４ ０ ８ ， ｈｎ Ｔ ｅＥ ｅ ｎ ｏ ｅ Ｃ ｍ ａ ｙｏ Ｃ Ｗｕ ａ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ） ｇ ＷＩ
Ｅ Ｓ 能谱分 析图 ） 素分析 则显示 其氧 、 、 、 、 Ｄ（ 元 硅 氯 硫
磷 和钠 的含量较 高 。
１ 现 状调 查
（） １ 事故现 场检查
经现场检 查 ， 过热器左 侧数第 １ ２ 从 ０～ ２排 管有 过热 、 粗 现象 ， 胀 管径 胀 粗率 为 ６ ３ ～２ ． ％ ， ．％ １ ３ 明
料
显超 出 ２ ５ 的规 定 ， ．％ 外壁 呈 砖红 色 ； 另有 个别 管 子
过热 变形 。爆 管 为第 ｌ 、６ ２ ３ ｌ 、 １根 管 “ 形 弯 以上 ｕ”
４０ｍ ０ ｍ左 右 ， 具体 位 置略 有偏 差 ， 口附 近 内外壁 爆
收 稿 日期 ：００ １— ２ １—２２ ０
割管后 对其 上灰 白色堆 积 物进 行 分 析 ， 主 要 其 成分 为磷 酸 盐 和硅 酸盐 类 物质 ， 析 结 果 见 图 １ 分 。
常使用 寿命为 １ ０年 ） 加 热到 额定 参 数后 进 入 集汽 ，
联箱 ， 最后从 主汽 阀送 至热 Ｊ 户或 给 汽 轮发 电机组 Ｌ ｝ Ｉ 提供 动力蒸汽 。锅 炉投 入 运行 半 年 时 间 ， 由于 低温 段过 热器爆管 事故被 迫停炉 检修 。
套入 筒体上 部 ， 靠简 体 两侧 的两 个 钩形 螺 栓将 两 依
者 固定 。
局 部 放 大视 图Ａ
防止 Ｃ 、 ｇ 等 盐类 在 锅 炉 金属 壁 上 产 生水 垢 ， ａ Ｍ 软化水采 用钠离 子交换后 加 酸 ， 其部 分反应 式如下 。
Ｃ （ Ｃ ３ ２ ２ ａ － Ｃ Ｒ ＋ Ｎ Ｈ Ｏ ａＨ Ｏ） ＋ ＮＲ－ ａ ２ ２ ａ Ｃ ３ ￣ （） １
对过热器 管 （ 质 为 ２ 材 ０号 钢 ， 行 标 准 Ｇ 执 Ｂ ３ ８ － ２ ０ （ 中压 锅 炉 ． 无 缝 钢管 》 取 样 ， 行 ０７ ０８ 低 （ 【 ＿ ｝ ｊ ） 进 化学成 分分析 ， 分析结 果表 明 ， 化学 成分符 合标准规
定 ， 果见表 １ 结 。
表 １ 过 热 器 管 化学 成 分 ％
上 升 ， 内水面 呈 上 凹抛 物 面 。简 内汽 空 问 中还有 筒
值 、 酸根 、 度 、 解氧 等均符合 质量标 准 Leabharlann Baidu 磷 碱 溶 再从 饱 和蒸 汽的取样 分析 看 饱 和蒸 汽 也合 格 ， 锅 炉积 盐 但
垢是 事实 ， 过与 其它 类 似 炉型 锅 炉使 用 情况 相 比 通 较分 析后 ， 为过 热器 积盐 垢 可 能是 锅 筒 内汽水 分 认 离 出了问题 ， 打开锅筒 检查 后 ， 现锅筒 内壁结垢 严 发 重 ， 风分离器 有部分 倒塌 ， 旋 筒体接 口处 的 圆柱销 和
摘 要 ： 析 了 我 厂锅 炉 过 热 器 爆 管 原 因 ， 提 出 切 实 有 效 的 改 进 措 施 ， 保 了锅 炉 安 全 分 并 确
第一作者： 继伟， 李 （ ９ ２ 一 ） 大 学 本 １７ ，
科 ， ＝ 师 ， 事 能 １程 从
经济 运 行 。 关 键 词 ： 炉 ； 热 器 ； 简 ； 风 分 离 器 锅 过 锅 旋
给水温度 为 １４℃ 。锅 炉 给水 经 给水 混合 集 箱 ， ０ 由
省煤器加 热后进人 锅 筒 ， 锅筒 内的 饱 和水 由集 中下
降管 、 配管进入 炉膛水 冷壁下联 箱 ， 加热成 汽水 分 被 混合物 ， 随后经各 自的上 部 出 口集箱 ， 通过汽水 引 出
管进入 锅筒 。饱 和蒸 汽 在 锅 筒 内经 汽 水 分 离 装 置 后 ， 人顶棚 过热器 ， 引 到位于尾 部水平 烟道 的低 温过 热器 ， 经面 式 减 温 器进 入 高温 过 热 器 （ 热 器 正 再 过
度大， 即转 变为松 软 的泥 渣并 随连续排 污除去 。 查看锅 炉 给水 、 水 取 样 分 析 ， 水 硬 度、 Ｈ 锅 给 ｐ
立 式旋 风 分 离器 的结 构 及 工 况示 意 如 图 ４所 示， 从上 升管来 的汽 水 两相 混 合 物沿 切 线方 向引入
旋 风分离 器 的简体 ， 其 由直 线 运动 转 变为 旋 转运 使 动， 从而形 成离 心力 ， 贴 筒壁 下 流 ， 在筒 内螺旋 水 汽