探究干熄焦锅炉过热器爆管原因分析与改进

范元方

摘 要：为增强干熄焦锅炉设备运行的安全性，提出预防干熄焦锅炉过热器爆管问题的建议。文章以干熄焦#2余热锅炉二级过热器爆管实例为研究对象，结合工作实况对其爆管原因进行全面分析的基础上，提出了几点处理与改进措施，以期有效处理过热器爆管过滤器爆管的问题。

关键词：干熄焦锅炉；过热器爆管；原因；改进措施

干熄焦锅炉为一类余热锅炉，是干熄焦系统的重要构成部分之一。干熄锅炉在运转过程中形成的蒸汽，被输送至汽轮机进行发电。干熄焦锅炉可以被视为能源转化与回收的中心，是确保干熄焦系统安稳运行的关键环节。若炉管结构完整性遭到破坏，泄露出的水或气体就会伴随着循环气体进入干熄炉，和红焦产生水煤气反应，以致循环气体中的氢气与一氧化碳指标快速上升，在补救与处理措施应用不及时情况下，就加大了爆管事件发生的可能性。

1 干熄焦锅炉爆管实例

2015年10月4日、11月9日湘钢钢三干熄焦余热锅炉二级过热器出现爆管泄漏事件，在对事故现场处理过程中，还观察到二级过热器迎风面管壁上有较大面积腐蚀斑脱现象。

2 锅炉爆管的原因分析

2.1干熄焦#2余热锅炉受热面情况

相关人员在检查工作中发现，二级过热器从东到西第36根管道爆裂口极为显著，爆裂口两端壁厚分别是2.2mm与2.3mm。第41根管道表面有明显的漏洞，在对其他过热器管道检查的过程中发现，二级过热器迎风面管壁上有母材斑驳脱落现象，与爆管区域距离越近，过热器管斑驳掉落现象越严重，一些管子表层斑秃已成片状。北侧锅炉入口端膨胀节位置存在大块浇注料掉落的现象。此外，二级过热器爆管正下方的一级过热器管迎风面也存在母材斑驳掉落现象，二级过热器背风面形成大小不等的焦粉积瘤。在查阅蒸发器与一级过热器相关检查资料时，相关人员发现以上两个设备在1月10日的检查记录为“翅片蒸发器表面有大量灰尘聚集”，而在本次检查中依然发现蒸发器表层有大量灰尘覆盖。

2.2过热器管割管

相关人员在对事故现场勘查时发现，爆管周边管壁厚度明显降低，壁厚由最初的4.0mm分别降至2.2mm与2.3mm，下降率接近50%，但过热器管内壁光亮顺滑，未产生结垢与氧化皮堆积等现象。经金相检查后发现，暴口组织是铁素体与珠光体，球化级别是1级，尚未出现过热现象。管壁表层粗糙，这提示不存在不均称的腐蚀情况[1]。

2.3爆管原因分析

综合以上分析内容，发现爆口减薄量约为45%，与泄漏位点越近腐蚀程度越严重，甚至呈“片状”。

2.3.1经了解与勘查，干熄焦余热锅炉烟气内硫元素的指标相对较高，其多以H2S及SO2的形式存在，腐蚀处是二级过热器，对能谱分析结果整体分析的基础上，可初步判断管壁表层出现的腐蚀类型处于高温腐蚀，其又可以被细化为高温硫腐蚀与高温氧化两种。

2.3.2针对高温硫腐蚀，成因多可做出如下改善：①H2S在氧气供应量不足的情况下不完全燃烧，生成硫，而H2S在有部分水存在的环境中也可以和SO2发生化学反应生成硫。而有关研究发现，硫在350～400℃的高温环境中极易和铁直接反应生成硫化亚铁，高温硫腐蚀通常是最后结局，在温度>450℃以后，其对炉管结构完整性的破坏力将不断增强[2]。②干熄焦锅炉作业期间产生的烟气内也含有一定量的H2S，其也课与铁发生反应生成硫化物，360～385℃区间中H2S的腐蚀效能达到巅峰。③在高温环境下部分SO2也会转型为SO3，其与烟气中的水蒸气产生化合反应生成具有强吸湿性能的硫酸，同时以酸化的形式存留在烟气中，硫酸酸雾可和铁直接发生发生进而腐蚀金属。

2.3.3针对高温氧化，实质上其就是高温烟气内的氧气和铁元素发生反应，内外层分别形成Fe3O4、Fe2O3的氧化膜，以上氧化膜具有一定的抗氧化能力，但因为高温下的硫腐蚀，难以形成致密性、具备保护功能的膜层。被破坏的膜层疏松度增加，抗腐蚀性能急剧降低，在高温氧化与高温硫腐蚀的共同作用下，促使管壁腐蚀现象更为严重化。

3 锅炉炉管破损后的处理与改进措施

3.1 在明确锅炉炉管结构被损伤以后，为阻断损伤趋势的蔓延或对他类设备造成损伤，可结合干熄焦系统存在的异常状况，快速对系统的有关阀门、仪表行调整措施。同时采用一些特别的操作方法，以把干熄焦各系统的异常波动降至最低水平，继而对锅炉破损的炉管进行处理，可采用如下方法：①加固适量的N2吹进往循环气体内，以实现降低循环气体内氢气、氧气等可燃性气体的浓度值。②加大对预存段压力调节阀的开启力度，对预存段压力严格管控，以减少炉口的冒火量。闭合除尘风机与干熄炉炉顶吸尘挡板。③若由于气体循环系统阻力较大，导致锅炉入口长时间处于正压状态运行，应快速启动一次除尘器上的紧急放散阀，实现有效释放压力。④循环气体能够把水蒸汽整合至二次除尘器内，可能会导致湿灰阻塞排灰阀，应采用卸除二次除尘的方式，指导有水流出为止。

3.2改进建议：①最大限度的降低烟气内的硫含量。②提升炉中冗余空气系数，进而构建良好的氧气化氛围，促使自由硫尽量和氧气结合进程，降低或规避其和与管壁金属反应现象的出现。③避免干熄焦锅炉长期在低负荷状态下运转，尽量压缩其在低温环境下运作的时间。④有规律的对闲置的干熄焦锅炉结构与性能进行检查，追踪管壁腐蚀进展情况，定期检测管壁厚度，及时发现与处理异常情况。⑤停炉后，尽快清理汇集在管壁表层的腐蚀产物。⑥加强对易腐蚀区的处理，可通过加装护瓦或增强过热器管材的耐蚀等级等方式，例如对渗铝钢行换新处理措施。

结束语

干熄焦#2余热锅炉二级过热器运行过程中易形成高温硫腐蚀，同时在烟气连续作用下，很可能造成管壁厚度不断降低，爆管通常是最后结局。设备维修人员在实践中应勤于检查、加强设备各装置的管理、强化操作的规范性，进而确保干熄焦过热器处于安稳的状态下运行，将爆管事件发生率降至最低水平。

参考文献

[1] 刘欣明.干熄焦余热锅炉过热器超温原因解析及应对方法研究[J].科技风，2016（17）：110-110.

[2] 尹更新.140t干熄焦锅炉系统的爆管与处理[J].科技创新与应用，2015（12）：131-131.

[3] 金純祥，陈伟鹏，唐丽莉.干熄焦锅炉过热器失效机理分析及防漏实践[J].包钢科技，2017，43（1）：5-7.