1、工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防1 前言 锅炉的过热器是较易出现故障的部位，而大部分故障是因为过热器过烧而引起的泄漏、爆管。2 原因分析 2.1 过热器管内积垢积盐是引起过热器管过烧的首要原因 大多数过热器管过烧都是由于管内积垢积盐引起。由于给水，锅水处理不当，排污不当，造成锅内水大量含盐、含碱；锅炉运行过程中锅炉负荷太大，汽压突降，水位控制过高，汽水分离器效果差，使锅水中大量盐类物质随饱和汽进入过热器管中；或者煮炉过程特别是煮炉换水清洗时，大量高碱度煮炉药液进入过热器。在过热器管内温度环境下，所有进入过热器中的盐碱类物质，附着在管内壁形成较硬、大部分可溶解在盐垢混合物。这种高热阻的混合物，阻
2、碍蒸汽吸收热量，对过热器管来说，蒸汽不能有效降低管壁温度，如果该混合物达到一定厚度，使管壁温度超过设计壁温，长时间超温，即可使管子遭到破坏。这种原因引起的爆管，通常使爆破管径变粗，外壁有明显纵向裂纹并且断口粗糙。给水、锅水处理不当，使过热器管内积盐积垢。工业锅炉给水或补给水一般采用软化水，即使用钠离子交换剂软化原水，降低入炉水硬度。如果钠离子交换树脂再生后，正洗不彻底，残余再生剂使软化水含盐大增，进入锅炉后使锅水大量含盐。或者锅内加药，排污不当使锅水含盐含碱过高。而锅水含盐含碱过高超过临界值时，汽包水容积中含汽增多，自由水面上泡沫增厚，减少了蒸汽空间的实际高度，飞溅的锅水被蒸汽大量带走。蒸汽通
3、过过热器时，携带的锅水中的盐碱物质便附着在过热器管内壁上。锅炉水位控制不高，负荷太大或汽压突降使过热器管内积盐积垢。锅炉运行时，水位控制过高，便减小了汽包内蒸汽空间高度，当蒸汽空间较小时，大量飞溅的锅水被蒸汽带入过热器管中，锅炉负荷太大，超过临界负荷值（根据锅炉结构，运行工况每台炉都有其临界负荷值） ，汽包内汽水混合物质穿出水面时速度大大增加，锅水飞溅量增多，同时蒸汽在汽空间流速提高，携带水滴能力增强，导致蒸汽带水量剧增，大量盐碱进入过热器，如果锅炉负荷突然增加，或者燃烧失常引起汽压突然降低，锅水体积膨胀，水位上升，蒸发加快，如果控制不当极易使蒸汽带水，导致过热器管内积盐积垢。 煮炉操作不当，
4、锅内碱液进入过热器中，使其管内积盐积垢。煮炉时，为了尽可能提高煮炉效果，一般控制药液在高水位处，如果控制排汽量过多，水位控制过高，或者煮炉排污换水过程中，进水排水操作不当，使高碱度药液进入过热器中，另外，煮炉后不按规程将锅内残余药清洗干净便进行安全阀调剂，安全阀起跳时，蒸发量突增，水位上升，如果高试时安全阀起跳频繁，易导致锅内残余的高浓碱液进入过热器中。 汽水分离器效果不佳，使过热器管内积盐积垢。有过热器的工业锅炉，一般以垂直挡板和旋风分离器作为汽水粗分离组合装置。如果垂直挡板未能形成水封，致使蒸汽短路，从挡板不严密处泄出，不经旋风分离器，使汽水分离效果差。细分离装置的上部百叶窗波形若锈垢严重
5、、破损，会使水流在分离过程中被撞成细小水滴不利分离，另外还使分离的水滴又第二次被汽流带走，即锅水滴被带至过热器中。 2.2 烟温过高，烟气或蒸汽偏流造成热偏差也是过热器过烧爆管的重要原因 锅炉负荷太大，过量空气系数过高，火焰中心上移或其他原因引起炉膛出口烟温过大，过热器短期超温运行，管金属强度降低；火焰偏斜或过热器前凝渣管积灰积渣不均使过热器由于烟气偏流形成热偏差，部分管超温运行；蒸汽通过过热器管时，由于管内积盐积垢情况不同或结构不合理使蒸汽流经过热器管时速度不均，部分管内蒸汽流速过低，管金属得不到有效冷却，超温运行。这种超温情况，一般如果严重的话，短时期便使过热器遭到破坏。 2.3 过热器管
6、内蒸气温度超过设计温度，使过热器过烧爆管 炉膛出口烟温过高，过量空气系数太大，锅炉超负荷运行，减温器工作不正常，汽包安全阀起跳，启停炉排保护不当，流经过热器蒸汽量太少，等都可以导致过热器内蒸汽温度升高，甚至超过设计值，引起过热器管超温，气重时使之爆管，这种短期严重超温引起的爆管和上述 2.2 情况一样，爆破段壁厚不均匀，向火面较薄，爆口处管壁有显著的减薄。 3 预防措施 3.1 确保锅炉给水、锅水水质 遵循锅炉给水、锅水水质标准，保证给水、锅水水质合格。遵守水处理设备操作规程，交换器再生后正洗，经化验出水氯根与进水氯根相近（例如出水氯根小于进氯根 2 倍）后才投入运行，避免大量残留再生液进入锅
7、炉。锅内加药量，排污量适当，特别是根据锅水含盐量，控制表面排污量的调节。 3.2 严格遵守锅炉安全操作规程 （1）锅炉负荷在允许范围之内，超负荷情况要严加控制，启停炉时应有适量蒸汽流经过热器（开启过热器出口集箱放汽阀，放汽量在额定负荷的 10%左右） 。 （2）保证锅炉正常燃烧工况，过量空气系数适当，室燃烧火焰中心位置适宜，层燃炉火焰不偏斜。 （3）汽包水位在允许范围内波动，不满水。 （4）防止汽压突降，或者突升使汽包安全阀起跳。 （5）安全阀调整时，使过热器安全阀开启压力小于汽包安全阀开启压力。 （6）煮炉过程中，特别是排污换水清洗时，精心操作，避免满水。 3.3 保证锅炉检修质量 （1）减
8、温器管路畅通，蛇形管内无积垢，不泄漏。 （2）汽水分离器结构完整，垂直挡板严密，百叶窗清洁无积垢，无破损。 （3）水冷壁管，凝渣管，过热器管，对流管内积垢，管外灰渣及时清除。 过热器管内的积盐积垢可以采用以下方法清除：将大于 90的低含盐水（汽凝水，除盐水等，如果条件不允许，采用过滤后的清水也可以）从过热器出口集箱放汽阀泵入，根据盐垢情况浸泡几个小时，然后再泵入上述热水从汽包中将原泵入的水排了，前段时间排出的清洗水放掉，后面的排水可以收集起来重新循环利用，当该循环水含盐量（可以测其电导率）不再增加时，结束清洗。一台锅炉过热器爆管事故的原因分析及改进措施某 厂 1991 年 11 月 安 装 了
9、 两 台 SGL201.25/250A 型 锅 炉 。 投 入运 行 后 ， 其 中 一 台 2#炉 在 短 短 两 年 多 的 时 间 内 发 生 了 三 次 过 热 器 爆 管 事 故 。1 事 故 经 过第 1 次 爆 管 发 生 在 1993 年 初 。 停 炉 检 修 时 只 是 更 换 了 全 部 38 根 过热 器 管 后 ， 于 1993 年 11 月 重 新 投 入 运 行 。 第 2 次 爆 管 发 生 在1994 年 1 月 29 日 。 当 时 有 4 根 过 热 器 管 发 生 爆 管 ， 位 置 为 右 数 第6、 7、 8、 33 根 。 累 计 运 行 时 间
10、为 913 小 时 。 爆 管 后 作 了 宏 观 检 查 。 在 更换 了 24 根 过 热 器 管 并 清 理 了 百 页 窗 式 汽 水 分 离 器 后 ， 于 1994 年 2 月23 日 恢 复 了 运 行 使 用 。第 3 次 爆 管 发 生 1994 年 3 月 12 日 ， 右 数 第 7 根 过 热 器 管 爆 管 ， 累 计 运 行时 间 仅 400 小 时 。 事 后 作 了 宏 观 和 金 相 检 查 。对 后 两 次 爆 管 进 行 宏 观 和 金 相 检 查 ， 发 现 存 在 以 下 两 种 典 型 破 口 ： 因 管 内 被 杂 物 堵 塞 而 产 生 的 短
11、时 超 温 爆 管 第 二 次 爆 管 中 右 数 第33 根 ， 爆 破 口 位 于 弯 管 圆 弧 内 侧 。 长 21mm， 宽 4.5mm。 破 口 边 缘 锋 利 呈刃 状 。 破 口 附 近 产 生 鼓 疱 ， 尺 寸 为 1223.54（ mm） 。 管 子 胀 粗 明 显 。具 有 典 型 的 韧 性 断 裂 特 征 。 为 短 时 超 温 爆 管 。 管 内 有 深 红 色 砖 样 异 物 ， 已 将管 子 完 全 堵 塞 。 因 管 内 集 积 盐 垢 而 产 生 的 长 时 超 温 爆 管 如 ： 第 二 次 爆 和 中 右 数 第8 根 。 破 口 距 管 子 弯 曲
12、起 点 28mm， 破 口 长 27mm 宽 6mm。 破 口 处 鼓 疱 凸 起8mm， 破 口 边 缘 厚 0.6mm 左 右 。 两 侧 有 大 量 平 行 于 爆 破 口 的 裂 纹 ， 分 布 于6043mm 范 围 内 的 管 外 壁 上 。 管 子 直 径 由 38mm 胀 粗 至 40mm。 靠 近 破口 附 近 有 80mm 长 的 一 段 胀 粗 至 42mm。 从 管 子 横 断 面 观 察 ， 管 内 附 着 盐垢 ， 厚 度 为 1.53mm 不 等 。 又 如 ： 第 三 次 爆 管 的 右 数 第 7 根 ， 爆 破 口 距管 子 弯 曲 起 点 56mm， 长
13、13mm、 宽 0.7mm。 破 口 处 鼓 疱 凸 起 1.5mm， 管 内存 在 大 量 黑 色 粉 末 。 该 粉 末 遇 水 后 滑 腻 呈 碱 性 。 第 三 次 爆 管 发 生 后 ，厂 方 取 样 进 行 了 金 相 分 析 。 结 果 发 现 爆 管 破 口 处 附 近 的 组 织 为 铁 素 体 石 墨碳 。 石 墨 碳 大 部 分 沿 晶 分 布 。 破 口 外 壁 有 氧 化 铁 ， 边 缘 有 呈 网 状 分 布 的 氧 化铁 。 破 口 处 晶 粒 长 大 至 4 级 ， 裂 纹 沿 晶 扩 展 。 就 是 说 管 子 处 于 加 热 温 度 过高 状 态 ， 造 成
14、 过 烧 出 现 沿 晶 氧 化 。 并 且 管 子 长 时 间 运 行 ， 炭 化 物 严 重 偏 聚 在晶 界 ， 降 低 了 材 料 强 度 。2 存 在 问 题 及 原 因 分 析因 管 内 杂 物 堵 塞 而 引 起 的 爆 管 不 再 多 加 分 析 。 以 下 只 对 由 于 管 内 结 垢 而引 起 长 时 超 温 爆 管 进 行 分 析 ， 以 便 找 出 改 进 措 施 ， 杜 绝 事 故 的 再 次 发 生 。 经过 该 锅 炉 进 行 了 全 面 检 验 ， 发 现 存 在 以 下 问 题 ： 锅 筒 内 汽 水 分 离 装 置 存 在 缺 陷 ， 造 成 蒸 汽 大
15、量 带 水 进 入 过 热 器 。在 现 场 锅 炉 检 验 中 我 们 看 到 ， 由 于 安 装 锅 内 装 置 时 将 汽 水 分 离 挡 板 与 右端 连 接 的 定 位 螺 栓 向 外 偏 移 了 13.5mm， 致 使 分 离 挡 板 与 汽 包 包 体 间 在2.5m 长 的 范 围 内 出 现 13.5mm 的 间 隙 ， 造 成 部 分 汽 水 混 合 物 短 路 ， 即 不 经过 水 下 孔 板 而 直 接 通 过 百 面 窗 式 分 离 器 进 入 过 热 器 ， 使 进 入 过 热 器 的 蒸 汽 带水 。 锅 水 中 一 般 含 有 较 浓 的 盐 份 ， 蒸 汽 带
16、 水 势 必 会 使 过 热 器 管 集 积 盐 垢 。 水 质 管 理 方 面 存 的 问 题该 锅 炉 虽 然 使 用 了 软 化 、 脱 碱 、 除 氧 的 水 处 理 措 施 且 设 备 比 较 完 善 ， 但由 于 操 作 中 没 有 很 好 按 有 关 规 定 执 行 ， 经 常 出 现 问 题 。 如 1994 年 元 月1528 日 记 录 的 原 始 数 据 中 发 现 水 质 管 理 方 面 存 在 以 下 三 个 问 题 ： 锅 水 碱 度 经 常 超 标 。 摘 录 的 14 天 内 就 有 7 个 班 次 超 标 ， 最 大 值 达23mg/L（ 标 准 为 14mg
17、/L） 。 没 有 测 定 锅 水 的 PH 值 。 根 据 P碱 度 和 M碱 度 记 录 值 推 算 ， 锅 水的 PH 值 有 5 个 班 次 超 标 。 没 有 测 定 锅 水 的 溶 解 固 形 物 ， 因 而 无 法 计 算 氯 盐 比 ， 也 难 于 通 过 测 定C1( 去 控 制 锅 水 的 含 盐 量 ， 且 无 法 计 算 和 控 制 相 对 碱 度 。锅 水 碱 度 过 高 会 使 水 面 泡 沫 层 增 厚 ， 分 离 效 果 大 大 下 降 ， 也 是 造 成 蒸 汽带 水 的 重 要 原 因 。 同 时 水 随 蒸 汽 进 入 过 热 器 ， 使 盐 分 沉 积
18、在 管 壁 上 阻 碍 传 热 。综 上 所 述 ， 我 们 认 为 锅 水 碱 度 过 高 和 锅 内 汽 水 分 离 装 置 故 障 是 造 成 该 锅炉 过 热 器 连 续 发 生 爆 管 事 故 的 主 要 原 因 。 2#炉 存 的 问 题 ， 1#炉 基 本 不 存在 。3 改 进 意 见（ 1） 更 换 过 热 器 管 时 要 认 真 进 行 管 子 吹 扫 ， 并 运 行 通 球 试 验 。 对 通 球合 格 的 管 子 在 装 配 前 应 采 取 措 施 防 止 异 物 进 入 管 内 。 对 现 有 的 过 热 器 管 逐 根检 查 内 部 确 保 畅 通 。（ 2） 拆
19、下 汽 水 分 离 挡 板 检 修 ， 调 正 位 置 后 严 格 按 图 纸 要 求 安 装 。 清 理百 页 窗 式 分 离 器 。（ 3） 改 善 水 质 管 理 。 严 格 控 制 锅 炉 锅 水 的 含 盐 量 和 碱 度 ， 测 定 氯 盐 比 。 将 含 盐 量 控 制 在 3000mg/L， 总 碱 度 14mg/L。 严 格 将 PH 值 控 制 在 标 准 要 求 的 范 围 内 （ 1012） 。 建 议 最 好 控 制 在10.811.3 以 内 。 将 锅 水 相 对 碱 度 控 制 在 0.2 以 下 。 锅 炉 在 运 行 中 按 操 作 规 程 要 求 ， 加 强 排 污 操 作 。 改 进 以 后 ， 安 全 运 行至 今 ， 再 未 发 生 过 热 器 爆 管 事 故 。
