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        淺談臥式快裝燃生物質(zhì)鍋爐鍋筒鼓包組織分析及預(yù)防措施

        2021-06-10 01:37:52李衛(wèi)超顏正航李彧
        中國設(shè)備工程 2021年10期
        關(guān)鍵詞:筒體水質(zhì)變形

        李衛(wèi)超,顏正航,李彧

        (廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗研究院,廣西 南寧 530000)

        鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備,向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能,鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。鍋的原義指在火上加熱的盛水容器,爐指燃燒燃料的場所,鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需熱能,也可通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐,主要用于生活,工業(yè)生產(chǎn)中也有大量應(yīng)用。

        產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐,常簡稱為鍋爐,多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)??煅b鍋爐,生產(chǎn)廠家基本把安裝工作在制造廠已經(jīng)基本完成,經(jīng)檢驗驗收后運(yùn)至安裝地點,吊裝至鍋爐基礎(chǔ)上,再經(jīng)檢查驗收后,安裝好管道和輔機(jī)(鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī))以及除塵環(huán)保設(shè)施,就可以進(jìn)行運(yùn)行,所以安裝周期短。

        臥式快裝鍋爐特點包括:

        (1)結(jié)構(gòu)簡單緊湊,制造、運(yùn)輸及安裝方便;

        (2)鍋爐水容積較小,產(chǎn)汽快,便于調(diào)整負(fù)荷;

        (3)熱效率較高;

        (4)爐膛較大,有條件對爐拱進(jìn)行改造,以適應(yīng)燃料品種的變化;

        (5)鍋殼底部受高溫輻射,當(dāng)水質(zhì)不好時,水垢、泥渣等就沉積在底部,造成底部過熱后變形鼓包,并造成底部內(nèi)側(cè)嚴(yán)重腐蝕;

        (6)煙管受熱不均勻,高溫束煙管的膨脹因受拉撐件的約束,使得煙管的脹口易松動滲漏;

        (7)鍋爐的蒸汽空間較小,高負(fù)荷時蒸汽帶水嚴(yán)重。本文重點對鍋筒鼓包的成因和金相組織變化及預(yù)防措施進(jìn)行重點討論。

        1 背景

        本文以某木板廠鍋爐為例進(jìn)行分析,鍋爐型號DZG2-1.25-BMF,鍋筒材料Q245R,壁厚18mm,鍋爐結(jié)構(gòu)如參考圖1。對鍋爐進(jìn)行定期內(nèi)部檢驗時,打開鍋筒前側(cè)人孔發(fā)現(xiàn)底部積有5~8mm的垢渣,進(jìn)入爐膛檢查筒體底部外表面發(fā)現(xiàn)存在鼓包現(xiàn)象,要求企業(yè)進(jìn)行挖補(bǔ)處理,鼓包位置切割后進(jìn)行測量如圖2、3,經(jīng)測量鼓包尺寸約為φ500mm,中心變形高度約50mm。

        圖1 鍋爐結(jié)構(gòu)

        圖2 筒體變形尺寸

        圖3 筒體變形高度

        2 金相組織

        對鼓包中心和周圍未變現(xiàn)位置進(jìn)行金相組織觀察如圖4圖5,未變形金相組織為鐵素體和珠光體,中心鼓包位置的金相組織為鐵素體和碳化物,珠光體已基本消失,碳化物在晶界處聚集,按照20號鋼珠光體球化評級標(biāo)準(zhǔn)《DL/T674—1999》珠光體球化5級,金相組織基體已經(jīng)變?yōu)閺?qiáng)度較低的鐵素體。

        圖4 中心鼓包金相組織

        圖5 未變形金相組織

        3 鼓包處應(yīng)力

        材料的線膨脹量計算公式可用δ=α·L·ΔT,式中α為線膨脹系數(shù),L為總長,ΔT為溫差。正常情況下,鍋筒筒壁受熱均勻,鍋筒受熱均勻進(jìn)行均勻膨脹變形,且在額定溫度下變形量很小,鍋筒底部堆積較多垢渣后,形成絕熱層阻斷正常熱交換,導(dǎo)致鍋筒局部溫度升高接近爐膛溫度,結(jié)果是中心鼓包位置局部膨脹量較大,受周圍正常溫度金屬的擠壓不能產(chǎn)生變形,產(chǎn)生額外的壓應(yīng)力如模擬圖6橫截面受力,在鍋筒內(nèi)部徑向內(nèi)壓力的共同作用下,產(chǎn)生向外鼓包變形的合力。

        圖6 受力模擬圖

        同時,由于高溫下材料的組織劣化和高溫強(qiáng)度降低,和附加應(yīng)力的共同作用下,導(dǎo)致鍋筒局部鼓包變形。

        4 預(yù)防措施

        為防止鍋筒鼓包現(xiàn)象的發(fā)生,應(yīng)采取如下措施。

        (1)加強(qiáng)鍋爐水質(zhì)處理,保證軟水處理裝置有效,保證鹽槽鹽度處于過飽和狀態(tài),定期更換樹脂,防止樹脂中毒失效,以嚴(yán)格控制鍋爐水質(zhì)硬度指標(biāo),防止鍋爐結(jié)垢。

        (2)按照TSG G5002-2010《鍋爐水(介)質(zhì)處理檢驗規(guī)則》要求,至少每半年送水樣至當(dāng)?shù)劐仩t檢驗機(jī)構(gòu)進(jìn)行水質(zhì)化驗,化驗指標(biāo)是否滿足GB_1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》要求,如不滿足應(yīng)及時調(diào)節(jié)水質(zhì)處理,生產(chǎn)允許時,停爐檢查結(jié)垢情況,必要時清洗鍋爐。

        (3)按照鍋爐使用說明書要求,定期進(jìn)行煮爐。

        (4)加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理,按照規(guī)范要求進(jìn)行定期排污,保證排污次數(shù)和效果,同時定期停爐檢查,清理鍋筒底部的垢渣。

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