锅炉锅筒过热变形原因分析和预防措施.doc

锅炉锅筒过热变形原因分析和预防措施

1 锅炉缺陷概况
南平市某单位一台DZL4-1.25-W11锅炉蒸发量是4t/h，工作压力是1.25MPa，现已使用6年，2021年1月24日，笔者在对该设备进行内部检验时发现，该设备的锅筒底部水侧堆积大量的片状水垢。经清除水垢后发现锅筒底部有二处鼓包变形缺陷。其中一处离前管板1030mm，面积为400mm360mm，呈椭圆状，鼓出变形高度为60～70mm，另一处离前管板1830mm，面积为390mm335mm，呈椭圆状，鼓出高度为60～70mm。进一步检查发现锅筒、烟管、水冷壁管及前后管板等主要受压元部件结有水垢，垢厚2～3mm。
2 缺陷原因现场检验与分析
依据现场检验结果分析判断，造成该缺陷的直接原因：第一，由于锅筒外部受火加热、内部水垢堆积，造成锅筒底部的高温区局部材质的过热超温(水垢的形成使金属的传热速度大大减慢产生过烧)，使强度下降变软(低于材料的屈服极限)，在锅筒内部蒸汽压力的作用下发生鼓包变形；第二，从烟管脱落下来的大量片状水垢堆积在锅筒底部未能及时清除干净。
造成该缺陷的间接原因是：第一，企业的锅炉管理人员思想不重视，麻痹大意，使管理不到位，锅炉操作人员和水处理操作管理人员不按要求操作，造成锅炉水质处理不合格和锅炉排污不科学、不到位，致使锅炉的烟管、锅筒及水冷壁管等主要受压元部件结了大量水垢。查阅该企业半年内有代表性的假设干份锅炉水样化验报告，给水的硬度在0.8～1.8mmol/L，其标准值4mmol/L，给水pH(25 oc]值在6.6～6.8，低于标准值7.0～10.0；锅水酚酞碱度2.8～5.6mmol/L，低于标准值6.0～18.0mmol/L；锅水的全碱度3.7～6.0mmol/L，低于标准值8.0～26.0mmol/L；溶解固形物3.03103～3，67103 mg儿，标准值5.0103mg/L；锅水的pH(25℃)值在9.6～10.2，低于标准值10.0～12.0，从水质化验数据来看，除了给水的硬度和锅水的溶解固形物达标外，锅水的磷酸根、酚酞碱度、锅水的全碱度和给水的pH(25℃)值等均没有达到标准。第二，没有做好科学的定期排污工作，加速了锅筒、烟管及水冷壁管等主要受压元部件的水垢形成。依据现场检验状况分析认为造成该缺陷的主要原因是锅炉运行管理不到位，锅炉的水质处理没有达标，锅炉产生大量水垢后没有及时清除，定期排污不科学、不到位。
3 整改方案及实施
依据《锅炉检验规则》的有关规定和技术标准要求，对该二处缺陷进行挖补修理处理，挖补的位置和尺寸范围应依据磁粉检测和硬度检测结果(以确认鼓包变形四周的材质强度是否下降)而定，焊补的板材应与原锅炉质量证实书上的锅筒材质相同(包括材料厚度)，焊条也应符合标准要求，应由持有锅炉安装修理资质的专业修理施工队伍严格按照修理方案进行修理，并经检验合格后锅炉才能投入运行。
4 检验经验与检验技术体会
为避免漏检或错检，检验人员在检验过程中应当注意以下几个方面：第一，要随身携带手电筒(或企业提供安全工作灯)、检验锤、五倍扩展镜、数码相机、焊缝尺、钢卷尺、钢板尺等检验工具和检验原始记录等。第二，用钢卷尺和焊缝尺测量出鼓包变形的范围、具体位置和鼓包变形的高度。第三，应在鼓包四周一定的范围内进行磁粉检测，检查是否有裂痕，是否要扩展挖补范围；同时要用硬度计重点对锅筒鼓包变形边缘的交际部位进行硬度检测，以确认锅筒鼓包变形边缘材质强度是否有下降，是否要扩展挖补修理范围。第四，对结垢严重(平均水垢厚度在1.5mm以上)的锅炉，还要重点检查前后管板和水冷壁管是否因结垢而产生局部过热引起的前后管板裂痕或水冷壁管涨粗或鼓包爆管(前后管板因冰侧结水垢造成高温烟气侧的受热不均匀，引起前后管板局部热胀冷缩不均匀而产生裂痕。另外脱落的大量片状水垢在管内搭桥堆积，使水冷壁管堵塞，引起水循环不畅，产生过热或干烧，造成水冷壁管涨租或鼓包爆管)，所以建议锅炉运行前要对水冷壁管进行逐根疏通，有条件的企业最好用锅炉专用的洗管机进行疏通，以保证水冷壁管畅通无阻。对前后管板烟气侧要表面清洁后用五倍扩展镜进行肉眼检查，有可疑的部位要用磁粉检测，以检查是否有裂痕。
5 结束语
因水处理不达标引起结垢，造成锅筒、水冷壁管或烟管的鼓包变形或涨粗爆管事故在蒸发量4t/h的工业锅炉中屡见不鲜，为防止此类缺陷或事故的发生，使用单位应当采用以下措施：第一，强化锅炉的安全管理，完善并严格遵守锅炉房和锅炉水处理的各项规章制度，严格做好锅炉给水、锅水的处理工作，使之达到《工业锅炉水质》(GBI 576-2008)的标准要求，做到科学排污并按要求做好锅炉运行记录等工作，使锅炉的主要受压元部件不结水垢或结簿垢(垢厚0.5mm)；第二，锅炉挖补修理合格后在运行前还要进行除垢处理(化学除垢或人工机械除垢)，特别是要人工及时清除从烟管上脱落掉下来的大量水垢和水冷壁管的水垢，避免水垢堆积在锅筒的底部或水垢堵塞水冷壁管，防止再次发生锅筒底部鼓包变形或水冷壁管爆管等事故；第三，强化锅炉管理人员和锅炉操作人员的安全意识、责任心和安全技术知识教育。
相信，只要企业吸取经验教训，严格遵守锅炉操作规程、水处理管理规则等标准规范，加强管理与操作人员安全意识和安全技术能力，锅炉一定会安全、经济地运行。