張坤,李春賢,韓健雄,曾添
(廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院,廣西 南寧 530000)
工業(yè)鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換的承壓類(lèi)特種設(shè)備,作為“動(dòng)力源”廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。在運(yùn)行過(guò)程中,鍋爐長(zhǎng)期處于高溫高壓狀態(tài),極易產(chǎn)生受熱面變形、鼓包、腐蝕等問(wèn)題,倘若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并查明原因,就會(huì)發(fā)生安全事故。因此,做好鍋爐定期檢驗(yàn)和日常維護(hù),將安全隱患消除在萌芽階段,對(duì)確保鍋爐安全穩(wěn)定的運(yùn)行具有重大意義。
在鍋爐定期檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),相當(dāng)多的企業(yè)負(fù)責(zé)人對(duì)鍋爐不夠重視,對(duì)《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》《TSG 11-2020鍋爐安全技術(shù)規(guī)程》等法律法規(guī)的相關(guān)要求知之甚少,更有部分企業(yè)都不知道鍋爐需要辦理注冊(cè)登記使用手續(xù)和定期檢驗(yàn)。鍋爐超期未檢驗(yàn),未經(jīng)許可擅自對(duì)鍋爐進(jìn)行維修和改造,操作人員無(wú)證上崗;壓力表和安全閥未經(jīng)檢驗(yàn)或超周期使用,高低水位報(bào)警聯(lián)鎖等安全保護(hù)裝置長(zhǎng)期處于失效或者解除狀態(tài);司爐工責(zé)任心不強(qiáng),不按照規(guī)章制度操作,燃料隨意堆放、安全通道無(wú)法通行,鍋爐經(jīng)常低水位運(yùn)行等,這些問(wèn)題都是屢見(jiàn)不鮮。企業(yè)往往只考慮到經(jīng)濟(jì)因素,盲目認(rèn)為鍋爐只要能夠產(chǎn)生蒸汽保證生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行即可,對(duì)鍋爐的狀態(tài)不以為意,完全忽略了鍋爐自身的安全。
鍋爐水質(zhì)相當(dāng)于是蒸汽鍋爐的“血液”,如果水質(zhì)不合格將會(huì)造成結(jié)垢、腐蝕等危害,輕則導(dǎo)致燃料浪費(fèi)、出力下降和壽命縮短,重則損壞受熱面、引發(fā)爆炸等,水垢的厚度越厚,鍋爐的風(fēng)險(xiǎn)性就越高。本地區(qū)企業(yè)大部分的鍋爐用水直接采用自來(lái)水、河水或者地下水,倘若不經(jīng)過(guò)處理,水中的Ca2+、Mg2+就會(huì)超標(biāo),這也是水質(zhì)硬度過(guò)高的主要原因。工業(yè)鍋爐一般通過(guò)鍋內(nèi)加藥或者用鈉離子交換的方式進(jìn)行水處理,然而很多企業(yè)雖然安裝了鈉離子交換器,但并未在使用或者鹽水桶中鹽量完全不夠,軟水器中的樹(shù)脂已“中毒”失效也未進(jìn)行再生、更換;在鍋爐操作方面,沒(méi)有根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行合理有效的排污,也未對(duì)鍋爐進(jìn)行定期除垢,長(zhǎng)此以往必將引發(fā)安全事故。
鍋爐的失效模式可分為變形、裂紋、泄漏、腐蝕、疲勞、過(guò)熱、磨損和斷裂等。在工業(yè)鍋爐檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的最為常見(jiàn)問(wèn)題就是受熱面變形,這主要是指鍋爐受熱面在內(nèi)外因素的共同作用下改變了原來(lái)形狀而出現(xiàn)的一系列不良現(xiàn)象。變形可能發(fā)生在任何的受熱面上,多集中于熱負(fù)荷較高的區(qū)域,例如:煙管彎曲、水冷壁管彎曲或脹粗、鍋筒鼓包等等。倘若鍋爐受熱面存在各種各樣的變形,其風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)將大大增加,任其發(fā)展下去就會(huì)出現(xiàn)受熱面泄漏、破裂、甚至鍋爐爆炸的危險(xiǎn),因此在檢驗(yàn)過(guò)程中變形問(wèn)題必須作為重點(diǎn)排查的內(nèi)容,一旦有所疏漏,就有可能威脅到使用人員的生命安全,企業(yè)也會(huì)承受?chē)?yán)重的損失。
鍋爐在停止運(yùn)行后,大部分企業(yè)都沒(méi)有太多關(guān)注鍋爐的維護(hù)保養(yǎng)工作,僅僅是將鍋內(nèi)的水放干,并沒(méi)有采取其他任何措施。此時(shí)鍋筒、水冷壁管等部件表面仍殘留著一定的水份,或因空氣潮濕而形成的一層水膜,空氣中的氧就會(huì)溶解在水中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),造成氧腐蝕。金屬發(fā)生氧腐蝕后,氧化物在表面會(huì)產(chǎn)生很多貝殼狀的小鼓皰,在鼓皰下面有黑色粉末,清理黑色粉末后出現(xiàn)潰瘍狀的凹坑,氧腐蝕物一般為FeO·nH2O、Fe2O3·nH2O、Fe3O4·nH2O的鐵化合物。如果金屬表面還存在水垢或其他沉積物,那么就會(huì)發(fā)生更加劇烈的腐蝕反應(yīng),這將嚴(yán)重減薄受壓元件的壁厚,在鍋爐使用中是一個(gè)極大的安全隱患。
根據(jù)《TSG 08-2017特種設(shè)備使用管理規(guī)則》的規(guī)定,使用單位承擔(dān)特種設(shè)備使用安全與節(jié)能的主體責(zé)任,企業(yè)必須要重視鍋爐的安全狀況。首先,在當(dāng)?shù)乇O(jiān)察機(jī)關(guān)例行巡查和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)定期檢驗(yàn)中,強(qiáng)化法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的宣傳,提高企業(yè)的安全意識(shí),加強(qiáng)企業(yè)責(zé)任人對(duì)鍋爐的重視程度,并且組織鍋爐的管理人員和作業(yè)人員參加培訓(xùn),切實(shí)增強(qiáng)企業(yè)的專(zhuān)業(yè)水平;其次,企業(yè)要制定鍋爐使用管理制度,嚴(yán)格落實(shí)人員職責(zé)和規(guī)章制度,定期演練應(yīng)急預(yù)案,做好鍋爐運(yùn)行安全規(guī)范,防止超溫超壓,保持負(fù)荷平穩(wěn);最后,注重鍋爐日常檢驗(yàn)工作,及時(shí)檢定壓力表、校驗(yàn)安全閥、校準(zhǔn)溫度測(cè)量裝置、沖洗水位計(jì)等,保證安全附件準(zhǔn)確有效,發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí),應(yīng)當(dāng)立即消除,并排查其他問(wèn)題和隱患,確保鍋爐安全。
鍋爐結(jié)垢與腐蝕之間的聯(lián)系十分密切,水質(zhì)和氧化作用是導(dǎo)致結(jié)垢的主要原因,而解決結(jié)垢問(wèn)題的關(guān)鍵在于防腐處理,其中做好水質(zhì)處理極為重要,可從以下幾方面入手:第一,制定相關(guān)的規(guī)章制度,配備專(zhuān)職水處理人員,按照《GB/T 1576-2018工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的要求,做好水汽質(zhì)量的化驗(yàn)分析和定期檢驗(yàn),尤其要關(guān)注給水的硬度、PH、全鐵和鍋水的全堿度、PH、溶解固形物,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)加藥、排污等;第二,合理選擇水處理方式,規(guī)范鍋爐水處理設(shè)備的安裝調(diào)試,保證設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)符合使用要求,加藥處理時(shí)調(diào)整好加藥方式和加藥量,也可協(xié)同使用;第三,回收冷凝水,并將其作為鍋爐補(bǔ)給水,可降低電導(dǎo)率,這不僅可節(jié)約用水,還能改善水質(zhì)的質(zhì)量;第四,司爐人員必須掌握正確排污的時(shí)機(jī)、時(shí)長(zhǎng)和操作方式,根據(jù)鍋爐負(fù)荷和水位,選擇在爐水堿度盡可能大的情況下排污。
由于工業(yè)鍋爐在運(yùn)行中處于受熱受壓的狀態(tài),變形是不可避免的,只是程度不同而已,因此必須防范于未然,降低發(fā)現(xiàn)變形的幾率。在鍋爐制造環(huán)節(jié),嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件進(jìn)行生產(chǎn),防止錯(cuò)用材料,如需改變用材,必須征得設(shè)計(jì)部門(mén)和工藝部門(mén)同意后方能實(shí)施;在安裝階段,遵照《GB 50273鍋爐安裝工程施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作業(yè),盡可能消除受熱面膨脹受阻因素;在運(yùn)行過(guò)程,調(diào)整好燃燒,減少熱偏差,降低熱負(fù)荷最高區(qū)域管子的壁溫,避免頻繁起停爐,嚴(yán)禁鍋爐缺水,做好水質(zhì)處理和除垢工作。
當(dāng)鍋爐受熱面出現(xiàn)以下情況時(shí),建議采取復(fù)位、挖補(bǔ)、更換等方式進(jìn)行處理:(1)鍋筒筒體變形高度超過(guò)原直徑的1.5%或大于20mm;(2)管板的變形高度超過(guò)原直徑的1.5%或大于25mm;(3)碳鋼受熱面管脹粗量超過(guò)公稱直徑的3.5%,合金鋼受熱面管脹粗量超過(guò)公稱直徑的2.5%或局部鼓包高度大于3mm;(4)水管直段彎曲變形量大于其長(zhǎng)度的2%或超過(guò)管子的公稱直徑,煙管直段彎曲變形量超過(guò)公稱直徑。
最常見(jiàn)的保養(yǎng)方法有壓力保養(yǎng)、濕法保養(yǎng)、干法保養(yǎng)。無(wú)論采取哪種保養(yǎng)方法,都必須先將鍋內(nèi)的水垢、灰渣清理干凈。
壓力保養(yǎng)一般用于停爐時(shí)間不超過(guò)一周的鍋爐。停爐后先將鍋爐打滿水,維持壓力在0.05~0.1MPa,在爐膛內(nèi)生小火使鍋水的溫度保持在100~118℃,可阻止氧氣進(jìn)入鍋水中,降低腐蝕速度。
濕法保養(yǎng)用于停爐時(shí)間不超過(guò)一個(gè)月的鍋爐。按每噸水8~10kg氫氧化鈉或按每噸水20kg碳酸鈉的比例配置堿性保護(hù)溶液,然后將溶液注入爐內(nèi)充滿整個(gè)鍋爐,定期檢測(cè)鍋水的堿度,控制pH值在10~12之間,即能在金屬表面形成穩(wěn)定的保護(hù)膜,阻斷氧腐蝕的發(fā)生。
干法保養(yǎng)適用于停爐時(shí)間較長(zhǎng)的鍋爐。先把鍋水放干,微火加熱使受熱面干燥,將生石灰或無(wú)水氯化鈣等(按每立方容積2~3kg的干燥劑)裝入敞口器皿,再放進(jìn)爐膛、鍋筒內(nèi),最后關(guān)嚴(yán)主蒸汽閥、給水閥、排污閥以及人孔、手孔。定期檢查干燥劑是否失效,以便更換。
鍋爐對(duì)工業(yè)的重要性不言而喻,它的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要使用單位、監(jiān)察機(jī)關(guān)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的共同努力。本文根據(jù)長(zhǎng)期鍋爐內(nèi)外檢的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題,并提出建設(shè)性對(duì)策,為相關(guān)人員提供參考,對(duì)鍋爐高效安全使用、延長(zhǎng)鍋爐壽命具有積極作用。