劉永杰

（哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱150046）

鍋爐受熱面作為鍋爐的基礎(chǔ)組成部分，由多個(gè)管構(gòu)件組成。在生產(chǎn)活動(dòng)中擔(dān)負(fù)著給汽、水幾面提供煙氣熱量的作用。所處環(huán)境復(fù)雜、惡劣，即使當(dāng)代科學(xué)技術(shù)如此發(fā)達(dá)，在發(fā)明了如此多種類的新材料、新技術(shù)、新設(shè)備的情況下也只能緩解鍋爐受熱面管的失效問(wèn)題，并不能直接解決。因此，我們需要深入地分析鍋爐受熱面管失效的成因，如此才能提出并實(shí)施預(yù)防和解決措施。

1 鍋爐受熱面管失效的原因

1.1 管壁結(jié)垢。水垢會(huì)增加管道的熱阻，尤其CsSO4、MgSO4、CaSiO4、含鐵水垢等威脅更大、傳熱效果更差。水垢作為鹽類的高溫產(chǎn)物，它的導(dǎo)熱系數(shù)自然比導(dǎo)熱性能強(qiáng)的金屬的導(dǎo)熱系數(shù)小很多。如若水垢附著在管壁上，自然會(huì)導(dǎo)致管壁的傳熱效果降低，排煙溫度升高。水垢1mm 厚度時(shí)就要多消耗2～3%的燃料，而且水垢可能會(huì)導(dǎo)致部分管壁過(guò)熱，造成鼓包、爆管，嚴(yán)重威脅鍋爐安全。

水垢的主要成因是：在省煤器和鍋筒中，水溫不斷升高，一部分物質(zhì)在溫度變高的情況下溶解度也會(huì)隨之變低。鍋爐的水垢的主要成分為鈣、鎂鹽類，這類物質(zhì)正好符合這一特性。鍋爐水在鍋爐中不斷蒸發(fā)濃縮，到達(dá)溶解極限之后鈣鎂鹽就會(huì)以沉淀的形式析出。而這些鈣鎂鹽析出后還會(huì)在高溫的作用下發(fā)生反應(yīng)變成更難溶解的沉淀。

1.2 水循環(huán)故障。水循環(huán)故障通常只發(fā)生在水循環(huán)不利的管子（熱負(fù)荷最大、熱負(fù)荷最小、異物堵塞)上。因水循環(huán)故障而爆破的管子一般不多，內(nèi)部一般也沒(méi)有水垢。故障原因是：熱負(fù)荷極大的取悅產(chǎn)生蒸汽，供水不足，使水管內(nèi)壁上的流動(dòng)水汽化，得不到充分冷卻而燒壞管道。長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行鍋爐導(dǎo)致的受熱最差的水冷壁管破裂。異物堵塞造成了水循環(huán)的破壞而導(dǎo)致水管冷卻不足而使水管被燒壞。

1.3 磨損現(xiàn)象。根據(jù)磨損的成因不同，可以分為三種：（1）煙氣流速過(guò)快導(dǎo)致的磨損。鍋爐嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)需要燃燒更多的燃料。煙氣的含量和燃料成正比，燃料的大量投入必然導(dǎo)致飛灰的大量產(chǎn)生。飛灰磨損的增加和負(fù)荷增加的三次方成正比。磨損的嚴(yán)重程度還和飛灰的流動(dòng)速度有關(guān)，飛灰的流動(dòng)速度越大，對(duì)受熱面的磨損也就越大，燃煤鍋爐的氣流速度不贏高于10～15m/s。這種磨損常常出現(xiàn)在流化床鍋爐的埋管、爐膛出口的凝渣管等。（2）灰粒特性造成的磨損。為了節(jié)省費(fèi)用，有很多企業(yè)將鍋爐改為燃用谷殼的鍋爐。因?yàn)榧夹g(shù)不精或其他原因改造方法一般并不得當(dāng)，不會(huì)加入合理的防護(hù)措施。燃燒谷殼所產(chǎn)生的灰粒會(huì)對(duì)煙管產(chǎn)生極大的磨損，平均下來(lái)1 年左右就會(huì)發(fā)生漏水現(xiàn)象。燃用谷殼鍋爐的磨損在火管鍋爐上更為明顯。DZ 型鍋爐中，熱解谷殼灰分的SiO2的含量高，SiO2等顆粒有極高的硬度，對(duì)管道有極大的損害。（3）機(jī)械磨損。DZ 型鍋的拔火門一般用來(lái)觀察火焰顏色、爐內(nèi)部件情況等。爐內(nèi)位于拔火門處的管子常常因?yàn)榘位疬^(guò)程中操作不當(dāng)而發(fā)生磨損。

1.4 缺水現(xiàn)象。缺水是鍋爐中最為普遍和危險(xiǎn)的事故之一。管道受熱變形、過(guò)熱、爆破甚至是鍋爐爆炸都很有可能是缺水導(dǎo)致的。缺水會(huì)直接導(dǎo)致鋼管的局部或大部分難以冷卻，使管道壁溫度急劇升高，抗拉能力降低。管內(nèi)汽壓超過(guò)應(yīng)力極限，使管道變形、鼓包，直至爆破。

1.5 受熱面管腐蝕。腐蝕分為氧腐蝕和低溫硫腐蝕。氧腐蝕多成因于蒸汽鍋爐的除氧不凈，水中溶解的氧氣由于受熱溶解度變低而逸出，進(jìn)而與金屬在水環(huán)境下發(fā)生腐蝕。一般的鍋爐使用企業(yè)都沒(méi)有做好除氧工作，使得省煤器內(nèi)壁、入口端極易被氧腐蝕。補(bǔ)給水的占比越大，管道中水的氧含量也就越大，氧腐蝕也就越嚴(yán)重。鍋爐停用導(dǎo)致的空氣流入也會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)水膜的氧含量增高從而發(fā)生氧腐蝕。氧腐蝕常出現(xiàn)于鋼管省煤器、給水管附近、上部煙管和下降管。

低溫硫腐蝕只發(fā)生在省煤器外壁。成因?yàn)榕艧煖囟冗^(guò)低，關(guān)閉溫度低于煙氣露點(diǎn)，省煤器外壁低溫流含量過(guò)高。含硫量高和過(guò)熱空氣系數(shù)大都會(huì)到時(shí)煙氣露點(diǎn)溫度升高，從而使腐蝕的概率升高。

2 防止鍋爐受熱面管失效的有效措施

2.1 確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)，防止管壁結(jié)垢。鍋爐水就好比人的血液，鍋爐水質(zhì)就好比人的血質(zhì)。提高鍋爐水質(zhì)是直接降低管壁結(jié)垢概率的方法。在我國(guó)，鍋爐水質(zhì)有一套行業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)論是鍋外化學(xué)處理還是鍋內(nèi)加藥都要讓水質(zhì)達(dá)到GB1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，爭(zhēng)取鍋爐無(wú)垢運(yùn)行。鍋外的化學(xué)處理是目前鍋爐水處理的主流方式，能有效降低水中的Ca2+、Mg2+，從根本上解決水垢產(chǎn)生的源頭。而常用的化學(xué)藥劑為純堿、磷酸三鈉的除垢方式是維持水中有過(guò)剩的CO32-或者PO43-來(lái)形成松散的水渣，從而達(dá)到除垢的目的。

注意，純堿法應(yīng)控制壓力，否則容易產(chǎn)生Mg（OH）2變成附著軟垢，反而增加了管道中的水垢。

2.2 確保水體的運(yùn)動(dòng)壓頭，保持回路高度。預(yù)防水循環(huán)故障的重中之重就是確保鍋爐中水體具有一定的運(yùn)動(dòng)壓頭，保持一定的回路高度，就能確保水循環(huán)的可靠性。我們需要著眼于結(jié)構(gòu)對(duì)其本身產(chǎn)生的影響，需要布置足夠的下降管和蒸汽引出管。使下降管的總截面積約為上升管的30%左右，下降管應(yīng)絕熱，盡量從汽包最下方引出；減少壁管的急轉(zhuǎn)彎，避免水平受熱面，要大于15°。

2.3 加強(qiáng)煤炭質(zhì)量管控，防止磨損現(xiàn)象。普遍的減少磨損現(xiàn)象的方法：使用高質(zhì)量的煤炭。一些高質(zhì)量煤炭具有燃燒后煙塵較少的特點(diǎn)，這正好符合我們鍋爐對(duì)于煙氣的低煙量的要求。正確計(jì)算布置煙道截面，運(yùn)行的時(shí)候風(fēng)量不宜過(guò)大，合理控制煙氣流速。定期檢查保養(yǎng)，埋管防磨片要定期更換。加強(qiáng)對(duì)流管隔煙墻的漏風(fēng)檢查。吹灰器不要正對(duì)管子。

對(duì)于改燒谷殼的DZ 鍋爐，有如下方法：谷殼的送入方式改為用鏈條爐排送入爐膛，前文已經(jīng)提到，飛灰的量和燃料的過(guò)投入比有關(guān)，減少高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間就能減輕磨損。由于煙氣具有入口效應(yīng)，一般距離管端50mm 左右磨損最為嚴(yán)重。將管端設(shè)計(jì)成管套模式，經(jīng)常更換可以有效的減少磨損。消除水垢，防止水垢的松散對(duì)管體的磨損和傷害。

2.4 雙重保護(hù)機(jī)制，防止缺水。對(duì)于缺水情況，我們要采取雙重保護(hù)、多重保護(hù)相結(jié)合的方法。保證在一種方法失靈的時(shí)候另一種保護(hù)機(jī)制可以及時(shí)、有效的投入使用。首先使用多重的水位保護(hù)機(jī)制，再設(shè)置排煙溫度過(guò)高鍋爐自動(dòng)停機(jī)的保護(hù)裝置。這是因?yàn)樵跓煔鉁囟冗^(guò)高時(shí)極易產(chǎn)生蒸汽含量過(guò)高而使水分散失的狀況，為了避免這一情況而設(shè)置自動(dòng)停機(jī)裝置。

2.5 受熱面管腐蝕防范措施。（1）氧腐蝕的防范措施。鍋爐中的氧腐蝕的主要來(lái)源是鍋爐用水中的氧。這部分氧很難去除，必須要同時(shí)使用化學(xué)除氧和除氧器結(jié)合的辦法。常見除氧器的工作原理是通過(guò)增加水的溫度，降低氧化性物質(zhì)在水中的溶解度，使其逸出。現(xiàn)在還有一些諸如真空除氧和解析除氧的方法由于成本和本身的技術(shù)問(wèn)題并未推廣?；瘜W(xué)除氧由于所用藥劑的成本過(guò)高，一般作為除氧器的輔助方法使用。將化學(xué)藥劑如：聯(lián)胺、DMKO 等加入水中達(dá)到除氧效果。（2）低溫硫腐蝕的防范措施。低溫硫腐蝕的防范主要在于控制硫的來(lái)源。在鍋爐中，硫元素的主要來(lái)源是燃料，使用低硫燃料或者自備脫硫技術(shù)可以有效地減少低溫硫腐蝕現(xiàn)象。與此同時(shí)我們還要控制過(guò)量空氣系數(shù)，將過(guò)量空氣系數(shù)控制在1.05～1.1 之間可以有效地減少SO3的生成。提高排煙溫度，配合露點(diǎn)以上的排煙溫度（180～250℃）可以防止省煤器被低溫硫腐蝕。

3 結(jié)論

受熱面管是鍋爐當(dāng)中的十分重要的組成部分，保證受熱面管的穩(wěn)定運(yùn)行就是保障鍋爐的穩(wěn)定、安全。為了這一點(diǎn)，相關(guān)的工作人員要嚴(yán)格按照規(guī)定、指標(biāo)來(lái)對(duì)鍋爐受熱面管進(jìn)行安裝、檢查、使用、維護(hù)，保證鍋爐的使用壽命和安全。我們相關(guān)的專業(yè)工作者也要研究實(shí)效問(wèn)題的其發(fā)生規(guī)律，提出能夠切實(shí)預(yù)防和處理的措施。