浅谈卧式快装燃生物质锅炉锅筒鼓包组织分析及预防措施

李卫超，颜正航，李彧

（广西壮族自治区特种设备检验研究院，广西 南宁 530000）

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有大量应用。

产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。快装锅炉，生产厂家基本把安装工作在制造厂已经基本完成，经检验验收后运至安装地点，吊装至锅炉基础上，再经检查验收后，安装好管道和辅机（鼓风机、引风机）以及除尘环保设施，就可以进行运行，所以安装周期短。

卧式快装锅炉特点包括：

（1）结构简单紧凑，制造、运输及安装方便；

（2）锅炉水容积较小，产汽快，便于调整负荷；

（3）热效率较高；

（4）炉膛较大，有条件对炉拱进行改造，以适应燃料品种的变化；

（5）锅壳底部受高温辐射，当水质不好时，水垢、泥渣等就沉积在底部，造成底部过热后变形鼓包，并造成底部内侧严重腐蚀；

（6）烟管受热不均匀，高温束烟管的膨胀因受拉撑件的约束，使得烟管的胀口易松动渗漏；

（7）锅炉的蒸汽空间较小，高负荷时蒸汽带水严重。本文重点对锅筒鼓包的成因和金相组织变化及预防措施进行重点讨论。

1 背景

本文以某木板厂锅炉为例进行分析，锅炉型号DZG2-1.25-BMF，锅筒材料Q245R，壁厚18mm，锅炉结构如参考图1。对锅炉进行定期内部检验时，打开锅筒前侧人孔发现底部积有5～8mm的垢渣，进入炉膛检查筒体底部外表面发现存在鼓包现象，要求企业进行挖补处理，鼓包位置切割后进行测量如图2、3，经测量鼓包尺寸约为φ500mm，中心变形高度约50mm。

图1 锅炉结构

图2 筒体变形尺寸

图3 筒体变形高度

2 金相组织

对鼓包中心和周围未变现位置进行金相组织观察如图4图5，未变形金相组织为铁素体和珠光体，中心鼓包位置的金相组织为铁素体和碳化物，珠光体已基本消失，碳化物在晶界处聚集，按照20号钢珠光体球化评级标准《DL/T674—1999》珠光体球化5级，金相组织基体已经变为强度较低的铁素体。

图4 中心鼓包金相组织

图5 未变形金相组织

3 鼓包处应力

材料的线膨胀量计算公式可用δ＝α·L·ΔT，式中α为线膨胀系数，L为总长，ΔT为温差。正常情况下，锅筒筒壁受热均匀，锅筒受热均匀进行均匀膨胀变形，且在额定温度下变形量很小，锅筒底部堆积较多垢渣后，形成绝热层阻断正常热交换，导致锅筒局部温度升高接近炉膛温度，结果是中心鼓包位置局部膨胀量较大，受周围正常温度金属的挤压不能产生变形，产生额外的压应力如模拟图6横截面受力，在锅筒内部径向内压力的共同作用下，产生向外鼓包变形的合力。

图6 受力模拟图

同时，由于高温下材料的组织劣化和高温强度降低，和附加应力的共同作用下，导致锅筒局部鼓包变形。

4 预防措施

为防止锅筒鼓包现象的发生，应采取如下措施。

（1）加强锅炉水质处理，保证软水处理装置有效，保证盐槽盐度处于过饱和状态，定期更换树脂，防止树脂中毒失效，以严格控制锅炉水质硬度指标，防止锅炉结垢。

（2）按照TSG G5002-2010《锅炉水(介)质处理检验规则》要求，至少每半年送水样至当地锅炉检验机构进行水质化验，化验指标是否满足GB_1576-2008《工业锅炉水质》要求，如不满足应及时调节水质处理，生产允许时，停炉检查结垢情况，必要时清洗锅炉。

（3）按照锅炉使用说明书要求，定期进行煮炉。

（4）加强锅炉运行管理，按照规范要求进行定期排污，保证排污次数和效果，同时定期停炉检查，清理锅筒底部的垢渣。