薛 磊 田艷萍 寧 濤

(西安特種設備檢驗檢測院 西安 710065）

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，大氣中污染排放量的增加，導致霧霾日益加重，嚴重危害了人們的身體健康，阻礙了人類社會發(fā)展的腳步。因此，為了減少污染排放量的增加，大型燃煤鍋爐采取除塵、脫硝（SCR、SNCR）、脫硫等相應措施減少污染物的排放，小型燃煤鍋爐由于脫硫、脫硝設備的成本過大，則逐步被燃氣鍋爐所取代。燃氣鍋爐由于其自動化程度高、占地面積少、干凈衛(wèi)生等優(yōu)勢被廣泛應用于企業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療殺菌消毒、生活供暖等相關領域。隨著大量的燃氣鍋爐投入市場，并在目前還不是很健全的管理制度和一些客觀因素影響下，鍋爐的實際運行狀況并不是十分理想。本文主要針對額定蒸發(fā)量（額定熱功率）小于20t/h（14MW）的小型燃氣鍋爐在運行過程中存在的問題進行總結(jié)闡述，這些燃氣鍋爐存在于賓館酒店、加工生產(chǎn)的廠區(qū)、非熱力公司集中供暖的住宅區(qū)及辦公區(qū)等。

1 小型燃氣鍋爐的安全隱患

1.1 鍋爐安全附件及儀表

在鍋爐運行過程中，鍋爐安全附件及儀表存在的問題主要分為兩個方面：

1）未在檢定或校準的有限期內(nèi)：鍋爐上相關的安全閥、壓力表存在未檢或超過檢定有效期還在使用的情況；多數(shù)遠傳測溫、測壓儀表及溫度聯(lián)鎖保護裝置上的測溫儀表，自從鍋爐安裝投入使用之后使用單位再沒對其進行檢定，造成遠傳到控制柜顯示面板上的溫度、壓力參數(shù)異常。

存在的危害：小型燃氣鍋爐采用的安全閥一般為彈簧式安全閥，測水溫的儀表為雙金屬溫度計，測煙氣溫度的儀器為鉑熱電阻溫度計，測壓儀表為Y型普通壓力表。未在檢定和標定有限期內(nèi)的安全附件及儀表，它們各自的靈敏度是否精準會成為一個未知數(shù)。當設備運行達到一定參數(shù)，安全閥是否可以在其整定壓力下安全開啟、泄壓而無法做出準確的判斷。測溫儀表長時間的受介質(zhì)（煙氣、水、水汽）沖刷，溫度探頭被雜質(zhì)包裹、銹蝕、靈敏度異常造成鍋爐操作臺通過遠程傳輸顯示的溫度數(shù)據(jù)和真實數(shù)據(jù)有所差異。測壓儀表由于溫度、振動、負荷等原因其內(nèi)部的彈性元件會出現(xiàn)形變，所以測壓儀表無法顯示準確的壓力。這些無法得到準確參數(shù)的安全附件及儀表在鍋爐的正常運行中會影響人們對鍋爐實際能耗的評估，進一步影響鍋爐安全運行。

2）選型：少數(shù)的單位存在安全閥、壓力表的選型不符合相關要求。

（1）用戶送安全閥進行整定壓力時，要求的整定壓力不在安全閥的壓力級別范圍之內(nèi)。

（2）鍋爐及鍋爐輔機上安裝的壓力表存在量程過大或過小的情況。如一臺WNS2-1.0-Q燃氣蒸汽鍋爐，其最高工作壓力0.50MPa，蒸汽壓力表的量程0～2.5MPa，此鍋爐所選用的蒸汽壓力表量程就偏大不符合TSG G0001—2012中壓力表選用的要求[1]。此外，多數(shù)鍋爐的給水泵或循環(huán)泵管路上安裝的壓力表為普通壓力表，當循環(huán)泵或給水泵運行時管路上安裝的壓力表會由于長期的劇烈震蕩，導致普通壓力表上指針劇烈波動，造成壓力表指針不準及壓力表易壞。對于劇烈震動的部位應采用耐震壓力表。

1.2 鍋爐低負荷運行

西北地區(qū)每年的采暖期是天然氣用氣量高峰時間段，在此時間段內(nèi)很多地方的鍋爐會出現(xiàn)天然氣氣量波動頻繁或供給不足的現(xiàn)象，經(jīng)常造成鍋爐運行負荷低或負荷不穩(wěn)定的情況。一些使用單位由于實際生產(chǎn)需求，鍋爐也長期處于低負荷運行狀態(tài)。鍋爐處于低負荷或負荷不穩(wěn)定運行狀態(tài)會造成：1）少數(shù)燃燒機在很低的負荷下與鍋爐匹配程度不高。鍋爐在很低的負荷下運行時，燃燒器進風量不能隨著燃料消耗量的減少而降低導致鍋爐部分熱量流失，此外燃料量與風量配比不合理部分燃燒器有異常噪音出現(xiàn)；2）鍋爐受熱面出現(xiàn)低溫腐蝕。鍋爐額定出力越大實際運行出力越小的時候，鍋爐排煙溫度越低，在低于煙氣露點溫度下煙氣中的水蒸汽冷凝成水。天然氣燃燒過程中會生成SOx、NOx、CO2等一些酸性氣體部分溶于煙氣冷凝水中，使冷凝水顯酸性從而對鍋爐煙道、后煙箱甚至前煙箱造成腐蝕，嚴重時造成一些部位穿孔。如一臺WNS2-1.25-Q的鍋爐由于生產(chǎn)原因只能在額定負荷40%以下的出力下運行，該鍋爐煙道在煙氣出口處拐了個直角使煙道平行于鍋爐方向，并在平行鍋爐方向的煙道上安裝有煙氣熱回收裝置。此鍋爐在上述負荷運行中和停爐后的一段時間內(nèi)，有液體從煙氣熱回收裝置的底部焊縫處及后煙箱與鍋筒的連接處持續(xù)流出。該鍋爐由于低負荷、煙氣熱回收裝置的原因，煙氣大量冷凝，冷凝水從煙氣熱回收裝置不能及時排出又倒流進后煙箱，從而使煙氣熱回收裝置的底部焊縫處及后煙箱與鍋筒的連接處出現(xiàn)腐蝕開裂。

對于低負荷下的低溫腐蝕可以從材料本身來考慮，一方面選取材料自身具有極強耐腐蝕性的材料（不銹鋼管材、聚四氟乙烯管等），另一方面是在材料表面覆蓋輔助性耐腐蝕材料（噴涂、電鍍耐腐蝕涂料等）[2]。圖1是鍋爐在低負荷運行時煙氣冷凝水對后煙箱的腐蝕，圖2是鍋爐在低負荷運行時煙氣冷凝水對煙道的腐蝕。

圖1 冷凝水對后煙箱的腐蝕

圖2 冷凝水對煙道的腐蝕

1.3 燃燒器風配比不合理

目前小型燃氣鍋爐幾乎都沒有配備對煙氣成分進行監(jiān)測的設備，且只有在鍋爐開始運行的時候才會有一些維保廠家通過觀察火焰顏色從而對使用單位的鍋爐進行風配比的調(diào)試。由于生產(chǎn)需求及供氣量的改變都會造成鍋爐燃料消耗量的改變，所以初始的一次調(diào)試不能保證鍋爐可以長期有效節(jié)能、安全地運行。燃燒器的風配比不合理主要體現(xiàn)在兩個方面：

1）進風量過大。進風量過大造成鍋爐熱量的流失，鍋爐熱效率下降。少數(shù)鍋爐在進風量過大時，燃燒器在工作狀態(tài)時有異常轟鳴聲。

2）進風量偏小。

（1）鍋爐不易點火或異常熄火。

（2）天然氣未充分燃燒，煙氣中殘留有較多的CH4及煙氣中的CO含量過大，CO含量甚至大于10000mg/L。天然氣因未完全燃燒而產(chǎn)生大量黑色絮狀物（C2H2、C）炭黑[3]，炭黑黏附在煙氣管路中影響傳熱，一些部位還會因傳熱不好造成局部過熱導致材質(zhì)劣化。裝有煙氣冷凝裝置的鍋爐有時會因為天然氣未充分燃燒而產(chǎn)生的黑色固體物質(zhì)堵塞煙氣冷凝裝置造成煙氣阻力增大，嚴重的甚至導致煙氣冷凝裝置堵塞。一臺WNS10-1.25-Y.Q的新裝鍋爐在運行不到兩個月的時間里，出現(xiàn)排煙不暢、煙氣阻力過大的問題致使鍋爐不能正常運行，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于天然氣未充分燃燒產(chǎn)生的大量炭黑粘附在節(jié)能器的盤管上使煙氣流通阻力增大導致上述結(jié)果。被炭黑粘的節(jié)能器如圖3所示，被炭黑粘附的后煙箱如圖4所示。

（3）定期清灰，增大工作量。

1.4 鍋爐的使用管理

1）安全意識不夠。由于現(xiàn)在鍋爐自動化程度提高，部分管理者安全意識降低。在控制儀表及鍋爐設備上沒有遠程時時監(jiān)控的情況下，鍋爐在運行過程中沒有司爐人員這一危險情況。

2）管理者、司爐人員對鍋爐的維護保養(yǎng)、運行、安全附件等方面知識匱乏。鍋爐運行中出現(xiàn)的一些故障，鍋爐人員無法判斷或解決，有的問題甚至無法發(fā)現(xiàn)。如對一臺鍋爐進行檢測時發(fā)現(xiàn)：一臺WNS2-1.25-Q鍋爐天然氣的氣量充足，把輸入燃料管路上的閥門開啟最大，但運行時鍋爐的負荷依舊上不去，在此狀態(tài)下鍋爐長久運行司爐人員和管理者卻沒有發(fā)現(xiàn)、探究此問題。最后檢驗人員排查發(fā)現(xiàn)該鍋爐燃燒器長時間運行，但從來沒有對燃燒器前置過濾器進行定期清灰，導致燃燒器氣路堵塞造成了以上問題，對燃燒器清灰后問題解決。

圖3 被炭黑粘附的節(jié)能器

圖4 被炭黑粘附的后煙箱

3）管理者、司爐人員思想上不夠重視鍋爐。鍋爐在運行中，鍋爐水質(zhì)不達標造成鍋爐結(jié)垢、金屬元件腐蝕，導致鍋爐熱效率降低，增加了維護保養(yǎng)費用，甚至還會造成安全事故。鍋爐水垢層常位于熱負荷很高的鍋爐受熱面上，由于金屬材料上水垢的面積、厚度增加造成溫度超過了金屬材料的安全溫度上限值，金屬因過熱蠕變、強度降低，導致沉結(jié)水垢的爐膽過熱塌陷，沉結(jié)水垢的受熱鍋筒過熱鼓包，沉結(jié)水垢的受熱面管子過熱爆管[4]。然而，一些單位在水處理設備失效后還依然使用，甚有送純凈水、自配水等各種非鍋爐用水進行檢測、化驗。

2 鍋爐安全隱患的解決措施

對于上述的安全隱患，筆者提出了以下解決措施：1）使用單位按照TSG G0001—2012中的要求按規(guī)定將鍋爐上的安全閥、壓力表送檢或檢驗人員在檢驗的時候告知、提醒使用單位安全附件及儀表在超過檢定、校準有效期前應及時送檢，確保安全附件正常工作，儀表數(shù)據(jù)的準確。用來監(jiān)測鍋爐能耗狀況的儀表建議檢定或校準，以此確保監(jiān)測能耗參數(shù)的準確性。選擇安全閥時，安全閥的整定壓力應在設計壓力的量程范圍之內(nèi)。溫度表、壓力表的量程選擇不能過大或過小，壓力表的最大工作壓力不應超過量程的2/3，在易震動的位置應安裝耐震壓力表避免表受震動損壞；2）長時間低負荷運行導致低溫腐蝕的鍋爐，在易受腐蝕的部位（煙道、節(jié)能器）采用耐腐蝕材料，如不銹鋼系列的材料或安裝疏水孔，保證煙氣冷凝水可以暢通排出避免倒流、匯集造成腐蝕；3）了解燃燒器的燃料與進風量配比關系，根據(jù)燃料量的波動來調(diào)節(jié)、控制進風量，從而保障天然氣充分燃燒防止燃料與風量配比不合理導致炭黑、異常噪音的產(chǎn)生。調(diào)節(jié)燃燒器燃料與風量的配比可以通過煙氣分析儀檢測煙氣成分中的烷烴、一氧化碳含量或觀察燃料燃燒時火焰的顏色（經(jīng)驗豐富的技術人員），以此判斷燃料與風量的配比是否合理；4)管理人員、司爐人員，學習、了解鍋爐安全運行方面的相關知識，從思想、行動上重視鍋爐及相關附件設備，做好鍋爐運行記錄，嚴格執(zhí)行鍋爐的使用、管理、維護方面的規(guī)定要求。對于鍋爐運行中出現(xiàn)的異常狀況、監(jiān)測的異常參數(shù)及時分析、解決。此外，鍋爐的水質(zhì)也應重視，對鍋爐的軟化水、鍋水按GB/T 1576—2008[5]的要求指標進行化驗，軟化水、鍋水的水質(zhì)質(zhì)量影響著鍋爐的安全、能耗指標。

3 結(jié)束語

為了保障人們的生命安全，特種設備的安全運行，使用單位應重視小型鍋爐的運行管理，并且落實安全、管理制度、相關知識培訓。檢驗人員認真履行自己的檢驗職責，發(fā)現(xiàn)問題及時告知用戶、及時解決，合作保障特種設備設備安全、良好的運行。

[1] TSG G0001—2012 鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程[S].

[2] 段君寨，張文鵬，李忠江.鍋爐深度降低排煙溫度對低溫耐腐蝕材料的影響[J].華電技術，2016，38（0 2）：6-7.

[3] 隋先富，王玉，張嶺.放空火炬冒黑煙問題原因深度剖析[J].科技創(chuàng)新導報，2016，13（10）：57-58.

[4] 陳光利.工業(yè)鍋爐水質(zhì)不良的危害及水質(zhì)控制環(huán)節(jié)[J].特鋼技術，2007，13（02）：49-51.

[5] GB/T 1576—2008 工業(yè)鍋爐水質(zhì)[S].