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        SZL型燃煤鍋爐運行現(xiàn)狀分析

        2018-03-07 07:08:22王超群三角輪胎股份有限公司
        節(jié)能與環(huán)保 2018年2期
        關鍵詞:軟化水鍋筒斜交

        文 _ 王超群 三角輪胎股份有限公司

        我公司現(xiàn)有鍋爐3臺,分別為SZL10-1.25-AⅡ10T鍋爐2臺、SZL10-2.5-AⅡ10T鍋爐1臺,2007年5月投用。

        3臺鍋爐整體運行情況是:提供斜交工程胎除氧站蒸汽、斜交工程胎硫化外溫蒸汽(此兩項占蒸汽總用量30%以上)、墊帶/膠囊蒸汽(占蒸汽總用量20%左右)、內胎蒸汽(占蒸汽總用量40%),以及密煉/輪胎翻新蒸汽等。其中前兩項蒸汽使用位置距離鍋爐30~50m,后三項距離鍋爐500~600m,只要斜交工程胎硫化內、外壓升溫,就會造成總蒸汽用量、壓力瞬間出現(xiàn)較大波動。非冬季投入1臺鍋爐滿負荷運行,另1臺低負荷運行,運行負荷在20%~50%;冬季嚴寒時期,2臺鍋爐同時運行,第3臺鍋爐間歇性運行,運行負荷0%~50%。另外,鍋爐前期水處理沒有配套使用除氧器,現(xiàn)運行鍋爐只有軟化水處理裝置。

        現(xiàn)總結鍋爐近年來運行狀況及出現(xiàn)的一些問題,對其產生原因進行分析并提出解決措施。

        1 鍋筒內壁、水冷壁管氧腐蝕

        1.1 運行現(xiàn)狀

        2013年3月下旬,1號鍋爐上水管出現(xiàn)泄漏,經(jīng)停運檢查,上、下鍋筒都不同程度存在氧腐蝕狀況,出現(xiàn)圓坑狀斑點,腐蝕呈均勻分布。上鍋筒腐蝕更為嚴重,最深腐蝕6mm,直徑Φ15mm,5個;腐蝕深度2~3mm,直徑Φ15mm,14個;腐蝕深度1~2mm不計其數(shù)。其它2臺鍋爐和1號鍋爐運行狀況差不多。

        同時對脹粗、泄漏的水冷壁管進行割除檢查,管內見數(shù)個寬2~8mm,深0.5~1.8mm,長3~13mm不等的腐蝕凹坑。腐蝕凹坑面周圍管壁內結有一層約0.8~1.2mm的銹紅色硬垢層,并有明顯垢層脫落痕跡。

        1.2 原因分析

        1.2.1 運行過程氧腐蝕

        由于3臺鍋爐沒有配備除氧設施,因此在運行過程中,沒有經(jīng)過除氧的軟化水進入鍋爐后,在水溫不斷升高的情況下,氧會因溶解度減小自水中逸出,腐蝕鍋爐冷壁管、爐筒內壁。

        1.2.2 停爐氧腐蝕

        3臺鍋爐始終有1臺處于熱備用狀態(tài),為保證鍋爐能夠迅速投入使用,上鍋筒水位保持在2/3以上。停爐以后,隨著壓力、溫度的降低,鍋爐中的水蒸氣凝結成水,空氣中的氧氣在有水分的情況下,很容易對金屬表面產生腐蝕。

        1.3 解決措施

        1.3.1 運行過程除氧

        (1)熱力除氧

        熱力除氧器在我公司廣泛應用,斜交工程胎過熱水硫化工藝工作要求除去水中氧分。熱力除氧效果比較好,補給水經(jīng)熱力除氧后,水中溶解氧可降低到0.05mg/L以下。

        (2)化學除氧

        化學除氧主要采用添加亞硫酸鈉來進行。我公司鍋爐使用軟化水一度使用亞硫酸鈉除氧,除氧速度快、效率高,可在較低溫度下進行。

        1.3.2 停爐除氧

        為了防止或者減輕鍋爐停用腐蝕,公司采用濕法停爐保護措施。其方法是將鍋爐內充滿壓力為0.3~0.5Mpa、除過氧分的軟化水或含堿的水溶液,避免空氣漏入腐蝕。

        2 鍋爐爆管

        2.1 運行現(xiàn)狀

        2012年11月,對1號鍋爐年度例行檢查中發(fā)現(xiàn),1根水冷壁管(Φ51x3)上端彎管處管壁腫脹4mm,下管壁厚度2.4~3.1mm不均(圖1)。

        2013年6月下旬,1號鍋爐上水管出現(xiàn)泄漏,將漏水區(qū)域保溫層打開,檢查發(fā)現(xiàn)1根水冷壁管(Φ3)上端彎管處爆管,外觀爆口26mm(圖2)。

        圖1 水冷壁管脹粗

        圖2 水冷壁管彎管處爆管

        2013年1號鍋爐數(shù)次出現(xiàn)水冷壁彎管處腐蝕泄漏情況,每次爆管會造成鍋爐停機7d以上,嚴重耽誤生產。

        2.2 原因分析

        圖3可見,SZL10-1.25(2.5)AⅡ鍋爐循環(huán)回路由鍋筒、下聯(lián)箱、上升管(水冷壁管)、下降管組成。在此閉合回路中,水循環(huán)方式靠上升管與下降管之間水密度差來進行。進入鍋爐前的軟化水經(jīng)省煤器加熱達到90℃,經(jīng)水泵加壓到達鍋筒。鍋筒上部為蒸汽、下部為水,液態(tài)水密度較大,沿爐外下降管到下聯(lián)箱。下聯(lián)箱內的水受熱面加熱,再通過爐內上升管進入鍋筒,實現(xiàn)循環(huán)流動。為了使鍋爐安全可靠運行,所有受熱面都應得到水足夠的冷卻,如果在受熱的上升管中間出現(xiàn)水流動停滯、汽水分層等現(xiàn)象,管壁水膜將遭到破壞,受熱面可能因超溫或熱疲勞而導致爆管。

        圖3 鍋爐循環(huán)回路示意圖

        公司3臺鍋爐中,無論何時都有其中1臺蒸汽出口量僅為定值的10%~50%,出汽量波動、汽速不均。上升管與下降管之間水密度差變小,水冷壁管內壁冷卻水膜汽化,管壁瞬間受到極大熱負荷,水管變形、鼓包甚至爆破。由于缺水引起的爆管,破口呈縱向破裂,破口銳利,同時有周長增粗現(xiàn)象。

        爆管的根本原因是鍋爐燃燒工況頻繁啟停,壓力波動大,出力不足,使管壁金屬的溫度發(fā)生交替變化,管壁金屬交替膨脹或收縮,產生交變熱應力,產生蠕變、脹粗。

        2.3 運行措施

        由于生產安排等方面原因,3臺鍋爐中始終有1臺運行負荷低,造成水冷壁管經(jīng)常性爆管,解決生產供汽需求合理搭配是關鍵因素。

        建立嚴格的維修保養(yǎng)檢修規(guī)程,做好割管、換管記錄,并建立技術檔案。對受熱面管壁進行蠕脹、變形和腐蝕等情況進行定期檢查。

        3 超壓帶水

        當鍋爐蒸汽帶水過多,容易在管路彎頭處產生水擊,發(fā)生震動,鍋爐帶水會將水中的鹽分帶入管道,長時間會對管路造成腐蝕。

        3.1 運行現(xiàn)狀

        鍋爐既要滿足近距離斜交工程胎硫化過程中打內壓(需用大量過熱水補充)消耗大量1.15MPa飽和蒸汽,硫化罐(機)升外溫消耗大量0.8MPa飽和蒸汽。同時,而又要保證長距離輸送的飽和蒸汽到達膠囊/墊帶、內胎機群滿足硫化使用壓力(分別為1.1MPa和0.95MPa)。此時,為迅速滿足生產需求,往往出現(xiàn)1臺鍋爐超負荷、超壓運行的情況。

        3.2 原因分析

        隨著鍋爐工作壓力的提高,爐水對應的飽和溫度也隨之提高。爐水的分子熱運動加強,分子之間的作用力減弱,蒸汽密度增加,爐筒內蒸汽空間的小水滴數(shù)量增多。同時,隨著鍋爐工作壓力的提高,蒸汽的密度增加,而爐水的密度卻在下降,蒸汽和爐水的密度差減少,蒸汽攜帶水滴的能力增強。

        除了以上原因,造成鍋爐蒸汽帶水還有其他方面:

        ① 3臺10t鍋爐汽水分離器采用多孔擋板式分離器,水平加裝在蒸汽空間內,在蒸汽出口同時加裝多孔頂帽式分離器。汽水分離器縮小了蒸汽空間,蒸汽中的水滴會隨蒸汽一起被帶走。上鍋筒水位運行過程中過高,人為造成蒸汽空間減小,也會使蒸汽帶水。

        ② 鍋爐超負荷運行,蒸汽流量大、流速快,也容易造成蒸汽帶水。

        ③ 當斜交工程胎硫化同時打內壓或升外溫時,鍋爐瞬間汽壓下降,使爐水急劇汽化,蒸汽也易帶水。

        3.3 鍋爐蒸汽帶水解決措施

        鍋爐應在正常水位運行,鍋筒高水位會減少蒸汽空間,出現(xiàn)蒸汽帶水;鍋爐用水要保證水質達到鍋爐的使用要求,使排污量在鍋爐蒸發(fā)量的5%左右;在運行中盡量避免超負荷運行和瞬間汽壓下降,減少蒸汽帶水情況的出現(xiàn)。

        4 受熱面結焦

        4.1 運行現(xiàn)狀

        煙氣含有灰分等固體雜質,還含SO2、H2S、Hcl等有害性氣體。3臺鍋爐經(jīng)過一段時間運行后,需定期到爐膛內清理水冷壁、燃燒室、鍋筒等受熱面上焦垢。由于結垢塊較大,需要破碎才能從人孔取出。當水冷壁管結焦后,受熱面吸熱效果變差,爐膛出口煙溫升高。

        4.2 原因分析

        4.2.1 爐膛水冷壁結焦

        在爐內高溫燃燒區(qū),燃煤中的易熔灰分處于熔融狀態(tài),當這些黏結性很強的熔化灰粒接觸到受熱面管子(或鍋筒)就會結焦。爐內水冷壁結焦,要及時清理,否則會影響鍋爐熱效率。

        4.2.2 高溫對流受熱面結焦

        當煙溫高于700~800℃時,煤灰中鈉、鉀等堿金屬的化合物和硫酸鹽以及部分堿土金屬化合物,已處于熔化狀態(tài),當接觸到壁溫低于煙溫的受熱面管子(鍋筒)表面上,凝結固化,形成高溫結焦。

        4.3 運行措施

        降低受熱面結焦的具體控制調整措施主要有:①調整用煤標準,控制細度、灰分,限制揮發(fā)分最低含量,會使受熱面結焦減輕。②及時清除鍋爐各受熱面部位結焦,及時清理省煤器管、對流管受熱面積灰。③穩(wěn)定燃燒、定期排污,嚴禁超負荷運行,保持汽溫、汽壓在額定范圍內。

        5 結語

        公司3臺鍋爐在運行過程中帶來的氧腐蝕、爆管、超壓帶水和結焦等問題,如不能徹底解決,將影響鍋爐安全運行和熱效率。因此,首先要保證鍋爐水質標準到達使用要求,還要在運行過程中確保連續(xù)性,盡量避免超壓或低負荷運行,減少蒸汽帶水情況的發(fā)生,更好地為生產服務。

        [1]邵淑華.鍋爐的氧腐蝕、除氧及停爐保養(yǎng)[J].河北能源職業(yè)技術學院學報,2006,(9):75-76.

        [2]白寒軍,何浩.鍋爐系統(tǒng)的氧腐蝕和除氧方法[J].科技與經(jīng)濟,2006,(22):P113.

        [3]王士能.20t/h鍋爐水冷壁管爆裂原因探討[J].理化檢驗-物理分冊,2001,(1):27-28.

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