中压锅炉水冷壁管塑性变形原因分析及对策

舒世江

（大庆石油化工机械厂，黑龙江 大庆 163000）

中压锅炉水冷壁管塑性变形原因分析及对策

舒世江

（大庆石油化工机械厂，黑龙江 大庆 163000）

本文分析了针对中压锅炉水冷壁管塑性变形的原因，针对具体问题采取了相应的对策。

塑性变形；原因；对策

0 引言

大庆石化公司1#中压锅炉设计型号为WGZ65/3.82-8的负压锅炉，1996年投入使用，炉前燃烧系统为上下两排各3个火嘴，燃料为蒸馏塔底热渣油与瓦斯混烧，生产450℃、3.4MPa中压蒸汽，期间进行过局部检维修。2014年10月修后投入运行，到2015年6月，累计运行3300h，负荷在40～50T/H左右。2015年6月12日切换运行停炉过程中，发现炉内后墙水冷壁管开裂漏水，及时采取措施，避免了水冷壁严重爆管事故。

1 现象

6月12日之前的48h内，运行岗位司炉及班长调整1#炉负荷时，炉膛内负压不足，燃烧火焰忽明忽暗，产汽负荷只能提到50T/H左右(以往完全可以提到58T/H以上)，认为送风量不够，准备停炉检查，重点是配风和燃烧系统。

6月12日5：50开始停1#炉，切换运行2#炉。停炉检查系统，8：00发现1#炉吹灰斗底向外淌水，此时系统蒸汽压力仍为3.35MPa，温度为430℃，怀疑省煤器管束有漏点。

6月13日8：00，经过24h自然冷却后，系统压力接近常压，水冷壁管内水温度也接近常温。期间分别检查各部位，发现吹灰斗已不再淌水，而炉前上排中间火嘴附近向外淌水。判断漏水点不在省煤器，而在水冷壁管(材质为20#钢、管径DN60×3)。

6月13日11：00，进入炉膛检查，确认后排第31根水冷壁管塑性突起变形(鼓包)，开裂约8～12mm，开裂处位于后墙中部，正对火嘴，距炉底3.1米处。其上下100mm处各有一个35mm鼓包。其左右另有7根水冷壁管同样位置分别有1～4个相同鼓包。

断开水冷壁管观察，所有管内壁向炉膛一侧半面有0.5～1mm厚的灰色垢状物析出，质地均匀、不硬，脱落后易于捻碎，呈微小颗粒状。管内壁靠墙一侧光滑无垢状物析出，整个管内壁无腐蚀迹象，管外壁向火嘴一面烧蚀迹象明显。

2 原因分析

通过查看运行记录及现场对照，锅炉水位正常，排除缺水因素；检查水冷壁管下联箱、断管下端及定排系统均未发现堵塞现象，排除管内杂物脱落堵塞水冷壁管影响水循环因素；检查断管截面情况，否定材质因素。

取管内析出物试样分析，其主要成分如表1。

表1 水冷壁管析出物组份分析结果

从表1可以看出，氧化钙和三氧化二铝两组份占42.6%，说明有非除盐水进入水冷壁管或除盐水未达标。

查阅本周期除盐水记录，近期水质达到一级除盐水标准。但在2014年10～12月间除盐水Na+超标。再查前几个周期运行记录，发现阳离子交换器进水管线与出水短路阀门有内漏现象，在反洗时少量原水短时间直接进入阴离子交换器，导致进炉除氧水硬度、导电度等短时局部严重超标，成为水冷壁管形成析出物的根源。

查阅本周期锅炉运行炉水质控制记录，发现司炉工没能严格执行操作规程中“对锅炉定期排污，每日白班进行一次，每次30秒”的规定，有时甚至十余日没进行排污，致使炉水含盐量增大。

查设备型号，油喷嘴是2015年10月投用的WYZ1XXX型内混式节能燃油蒸汽雾化喷嘴，替代锅炉出厂时设计的原机械雾化喷嘴。蒸汽压力适应的范围为0.35～1.0MPa，来油压力要求在0.3～0.9MPa内。查燃料控制记录，其炉前燃油压力为2.0～2.2MPa，远远高于规定压力；燃烧时雾化蒸汽压力为0.9～1.2MPa，接近规定压力。再查在用操作规程，发现其规定“炉前燃油压力不低于2.0MPa”是针对原机械雾化喷嘴制定的来油压力指标，已大大高出蒸汽雾化喷嘴的来油压力范围(一般在0.7～2.1MPa内)。造成炉内油嘴火焰超长，高温区接近后墙水冷壁管，局部温度超高。

综上分析，此次水冷壁管凸起变形的原因是：

（1）锅炉给水曾经混入未经除盐的生水，进入水冷壁管蒸发段，其中所含离子浓度因水蒸发而急剧增加，加之锅炉水系统除垢不及时(未定期进行锅炉保养)，是锅炉长周期运行时盐份析出的根本原因。

（2）炉前燃油压力大大高于油喷嘴设计压力，燃烧时喷嘴火焰明显过长，炉内局部高温区域向后墙靠近，火焰过于接近水冷壁管的正面；而水冷壁管背面（贴近后墙的一面）吸收火焰的辐射热能，温度低于正面温度，且不因火焰近而显著增加，是导致析出物形成的直接诱因。因此形成上述现象：水冷壁管正面半圆形析出物，中间部位析出物多、厚（约1～2mm），侧面逐渐变少、变薄（0.5mm）；背面所在半圆管壁平滑无析出物。

3 对策

更新已变形的8根水冷壁管；抽样检查其余水冷壁管是否有析出物；严格执行锅炉排污制度，坚持定时排污，降低炉水含盐量；筛选锅炉保养剂和除垢剂，定期进行化学处理；适当降低炉前燃油压力（控制在1.3～2.0MPa范围内），合理轮换燃烧喷嘴，适时调整燃烧状态，控制火焰长度，避免局部温度过高；经过一段时间运行后，应对在用操作规程中关于“炉前来油压力不低于2.0MPa”的控制指标进行适当修改（控制在1.3～2.1MPa范围内）。

4 结论

经过3个月的运行，证明上述分析是准确的，所采取的对策也很好地解决了问题，收到了良好的效果。

[1]冷却水分析和实验方法.中国石油化工总公司生产部、发展部，1990.

[2]高压锅炉技术管理手册.天津市锅炉压力容器学会、机械工业沈阳教材编委会合编，东北工学院出版社.

TK223.5+27

A

1671-0711（2016）10（下）-0040-02