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SZL型燃煤鍋爐運(yùn)行現(xiàn)狀分析

2018-03-07 07:08:22王超群三角輪胎股份有限公司
節(jié)能與環(huán)保 2018年2期
關(guān)鍵詞:軟化水鍋筒斜交

文 _ 王超群 三角輪胎股份有限公司

我公司現(xiàn)有鍋爐3臺(tái),分別為SZL10-1.25-AⅡ10T鍋爐2臺(tái)、SZL10-2.5-AⅡ10T鍋爐1臺(tái),2007年5月投用。

3臺(tái)鍋爐整體運(yùn)行情況是:提供斜交工程胎除氧站蒸汽、斜交工程胎硫化外溫蒸汽(此兩項(xiàng)占蒸汽總用量30%以上)、墊帶/膠囊蒸汽(占蒸汽總用量20%左右)、內(nèi)胎蒸汽(占蒸汽總用量40%),以及密煉/輪胎翻新蒸汽等。其中前兩項(xiàng)蒸汽使用位置距離鍋爐30~50m,后三項(xiàng)距離鍋爐500~600m,只要斜交工程胎硫化內(nèi)、外壓升溫,就會(huì)造成總蒸汽用量、壓力瞬間出現(xiàn)較大波動(dòng)。非冬季投入1臺(tái)鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行,另1臺(tái)低負(fù)荷運(yùn)行,運(yùn)行負(fù)荷在20%~50%;冬季嚴(yán)寒時(shí)期,2臺(tái)鍋爐同時(shí)運(yùn)行,第3臺(tái)鍋爐間歇性運(yùn)行,運(yùn)行負(fù)荷0%~50%。另外,鍋爐前期水處理沒有配套使用除氧器,現(xiàn)運(yùn)行鍋爐只有軟化水處理裝置。

現(xiàn)總結(jié)鍋爐近年來運(yùn)行狀況及出現(xiàn)的一些問題,對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行分析并提出解決措施。

1 鍋筒內(nèi)壁、水冷壁管氧腐蝕

1.1 運(yùn)行現(xiàn)狀

2013年3月下旬,1號(hào)鍋爐上水管出現(xiàn)泄漏,經(jīng)停運(yùn)檢查,上、下鍋筒都不同程度存在氧腐蝕狀況,出現(xiàn)圓坑狀斑點(diǎn),腐蝕呈均勻分布。上鍋筒腐蝕更為嚴(yán)重,最深腐蝕6mm,直徑Φ15mm,5個(gè);腐蝕深度2~3mm,直徑Φ15mm,14個(gè);腐蝕深度1~2mm不計(jì)其數(shù)。其它2臺(tái)鍋爐和1號(hào)鍋爐運(yùn)行狀況差不多。

同時(shí)對(duì)脹粗、泄漏的水冷壁管進(jìn)行割除檢查,管內(nèi)見數(shù)個(gè)寬2~8mm,深0.5~1.8mm,長3~13mm不等的腐蝕凹坑。腐蝕凹坑面周圍管壁內(nèi)結(jié)有一層約0.8~1.2mm的銹紅色硬垢層,并有明顯垢層脫落痕跡。

1.2 原因分析

1.2.1 運(yùn)行過程氧腐蝕

由于3臺(tái)鍋爐沒有配備除氧設(shè)施,因此在運(yùn)行過程中,沒有經(jīng)過除氧的軟化水進(jìn)入鍋爐后,在水溫不斷升高的情況下,氧會(huì)因溶解度減小自水中逸出,腐蝕鍋爐冷壁管、爐筒內(nèi)壁。

1.2.2 停爐氧腐蝕

3臺(tái)鍋爐始終有1臺(tái)處于熱備用狀態(tài),為保證鍋爐能夠迅速投入使用,上鍋筒水位保持在2/3以上。停爐以后,隨著壓力、溫度的降低,鍋爐中的水蒸氣凝結(jié)成水,空氣中的氧氣在有水分的情況下,很容易對(duì)金屬表面產(chǎn)生腐蝕。

1.3 解決措施

1.3.1 運(yùn)行過程除氧

(1)熱力除氧

熱力除氧器在我公司廣泛應(yīng)用,斜交工程胎過熱水硫化工藝工作要求除去水中氧分。熱力除氧效果比較好,補(bǔ)給水經(jīng)熱力除氧后,水中溶解氧可降低到0.05mg/L以下。

(2)化學(xué)除氧

化學(xué)除氧主要采用添加亞硫酸鈉來進(jìn)行。我公司鍋爐使用軟化水一度使用亞硫酸鈉除氧,除氧速度快、效率高,可在較低溫度下進(jìn)行。

1.3.2 停爐除氧

為了防止或者減輕鍋爐停用腐蝕,公司采用濕法停爐保護(hù)措施。其方法是將鍋爐內(nèi)充滿壓力為0.3~0.5Mpa、除過氧分的軟化水或含堿的水溶液,避免空氣漏入腐蝕。

2 鍋爐爆管

2.1 運(yùn)行現(xiàn)狀

2012年11月,對(duì)1號(hào)鍋爐年度例行檢查中發(fā)現(xiàn),1根水冷壁管(Φ51x3)上端彎管處管壁腫脹4mm,下管壁厚度2.4~3.1mm不均(圖1)。

2013年6月下旬,1號(hào)鍋爐上水管出現(xiàn)泄漏,將漏水區(qū)域保溫層打開,檢查發(fā)現(xiàn)1根水冷壁管(Φ3)上端彎管處爆管,外觀爆口26mm(圖2)。

圖1 水冷壁管脹粗

圖2 水冷壁管彎管處爆管

2013年1號(hào)鍋爐數(shù)次出現(xiàn)水冷壁彎管處腐蝕泄漏情況,每次爆管會(huì)造成鍋爐停機(jī)7d以上,嚴(yán)重耽誤生產(chǎn)。

2.2 原因分析

圖3可見,SZL10-1.25(2.5)AⅡ鍋爐循環(huán)回路由鍋筒、下聯(lián)箱、上升管(水冷壁管)、下降管組成。在此閉合回路中,水循環(huán)方式靠上升管與下降管之間水密度差來進(jìn)行。進(jìn)入鍋爐前的軟化水經(jīng)省煤器加熱達(dá)到90℃,經(jīng)水泵加壓到達(dá)鍋筒。鍋筒上部為蒸汽、下部為水,液態(tài)水密度較大,沿爐外下降管到下聯(lián)箱。下聯(lián)箱內(nèi)的水受熱面加熱,再通過爐內(nèi)上升管進(jìn)入鍋筒,實(shí)現(xiàn)循環(huán)流動(dòng)。為了使鍋爐安全可靠運(yùn)行,所有受熱面都應(yīng)得到水足夠的冷卻,如果在受熱的上升管中間出現(xiàn)水流動(dòng)停滯、汽水分層等現(xiàn)象,管壁水膜將遭到破壞,受熱面可能因超溫或熱疲勞而導(dǎo)致爆管。

圖3 鍋爐循環(huán)回路示意圖

公司3臺(tái)鍋爐中,無論何時(shí)都有其中1臺(tái)蒸汽出口量僅為定值的10%~50%,出汽量波動(dòng)、汽速不均。上升管與下降管之間水密度差變小,水冷壁管內(nèi)壁冷卻水膜汽化,管壁瞬間受到極大熱負(fù)荷,水管變形、鼓包甚至爆破。由于缺水引起的爆管,破口呈縱向破裂,破口銳利,同時(shí)有周長增粗現(xiàn)象。

爆管的根本原因是鍋爐燃燒工況頻繁啟停,壓力波動(dòng)大,出力不足,使管壁金屬的溫度發(fā)生交替變化,管壁金屬交替膨脹或收縮,產(chǎn)生交變熱應(yīng)力,產(chǎn)生蠕變、脹粗。

2.3 運(yùn)行措施

由于生產(chǎn)安排等方面原因,3臺(tái)鍋爐中始終有1臺(tái)運(yùn)行負(fù)荷低,造成水冷壁管經(jīng)常性爆管,解決生產(chǎn)供汽需求合理搭配是關(guān)鍵因素。

建立嚴(yán)格的維修保養(yǎng)檢修規(guī)程,做好割管、換管記錄,并建立技術(shù)檔案。對(duì)受熱面管壁進(jìn)行蠕脹、變形和腐蝕等情況進(jìn)行定期檢查。

3 超壓帶水

當(dāng)鍋爐蒸汽帶水過多,容易在管路彎頭處產(chǎn)生水擊,發(fā)生震動(dòng),鍋爐帶水會(huì)將水中的鹽分帶入管道,長時(shí)間會(huì)對(duì)管路造成腐蝕。

3.1 運(yùn)行現(xiàn)狀

鍋爐既要滿足近距離斜交工程胎硫化過程中打內(nèi)壓(需用大量過熱水補(bǔ)充)消耗大量1.15MPa飽和蒸汽,硫化罐(機(jī))升外溫消耗大量0.8MPa飽和蒸汽。同時(shí),而又要保證長距離輸送的飽和蒸汽到達(dá)膠囊/墊帶、內(nèi)胎機(jī)群滿足硫化使用壓力(分別為1.1MPa和0.95MPa)。此時(shí),為迅速滿足生產(chǎn)需求,往往出現(xiàn)1臺(tái)鍋爐超負(fù)荷、超壓運(yùn)行的情況。

3.2 原因分析

隨著鍋爐工作壓力的提高,爐水對(duì)應(yīng)的飽和溫度也隨之提高。爐水的分子熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),分子之間的作用力減弱,蒸汽密度增加,爐筒內(nèi)蒸汽空間的小水滴數(shù)量增多。同時(shí),隨著鍋爐工作壓力的提高,蒸汽的密度增加,而爐水的密度卻在下降,蒸汽和爐水的密度差減少,蒸汽攜帶水滴的能力增強(qiáng)。

除了以上原因,造成鍋爐蒸汽帶水還有其他方面:

① 3臺(tái)10t鍋爐汽水分離器采用多孔擋板式分離器,水平加裝在蒸汽空間內(nèi),在蒸汽出口同時(shí)加裝多孔頂帽式分離器。汽水分離器縮小了蒸汽空間,蒸汽中的水滴會(huì)隨蒸汽一起被帶走。上鍋筒水位運(yùn)行過程中過高,人為造成蒸汽空間減小,也會(huì)使蒸汽帶水。

② 鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行,蒸汽流量大、流速快,也容易造成蒸汽帶水。

③ 當(dāng)斜交工程胎硫化同時(shí)打內(nèi)壓或升外溫時(shí),鍋爐瞬間汽壓下降,使?fàn)t水急劇汽化,蒸汽也易帶水。

3.3 鍋爐蒸汽帶水解決措施

鍋爐應(yīng)在正常水位運(yùn)行,鍋筒高水位會(huì)減少蒸汽空間,出現(xiàn)蒸汽帶水;鍋爐用水要保證水質(zhì)達(dá)到鍋爐的使用要求,使排污量在鍋爐蒸發(fā)量的5%左右;在運(yùn)行中盡量避免超負(fù)荷運(yùn)行和瞬間汽壓下降,減少蒸汽帶水情況的出現(xiàn)。

4 受熱面結(jié)焦

4.1 運(yùn)行現(xiàn)狀

煙氣含有灰分等固體雜質(zhì),還含SO2、H2S、Hcl等有害性氣體。3臺(tái)鍋爐經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后,需定期到爐膛內(nèi)清理水冷壁、燃燒室、鍋筒等受熱面上焦垢。由于結(jié)垢塊較大,需要破碎才能從人孔取出。當(dāng)水冷壁管結(jié)焦后,受熱面吸熱效果變差,爐膛出口煙溫升高。

4.2 原因分析

4.2.1 爐膛水冷壁結(jié)焦

在爐內(nèi)高溫燃燒區(qū),燃煤中的易熔灰分處于熔融狀態(tài),當(dāng)這些黏結(jié)性很強(qiáng)的熔化灰粒接觸到受熱面管子(或鍋筒)就會(huì)結(jié)焦。爐內(nèi)水冷壁結(jié)焦,要及時(shí)清理,否則會(huì)影響鍋爐熱效率。

4.2.2 高溫對(duì)流受熱面結(jié)焦

當(dāng)煙溫高于700~800℃時(shí),煤灰中鈉、鉀等堿金屬的化合物和硫酸鹽以及部分堿土金屬化合物,已處于熔化狀態(tài),當(dāng)接觸到壁溫低于煙溫的受熱面管子(鍋筒)表面上,凝結(jié)固化,形成高溫結(jié)焦。

4.3 運(yùn)行措施

降低受熱面結(jié)焦的具體控制調(diào)整措施主要有:①調(diào)整用煤標(biāo)準(zhǔn),控制細(xì)度、灰分,限制揮發(fā)分最低含量,會(huì)使受熱面結(jié)焦減輕。②及時(shí)清除鍋爐各受熱面部位結(jié)焦,及時(shí)清理省煤器管、對(duì)流管受熱面積灰。③穩(wěn)定燃燒、定期排污,嚴(yán)禁超負(fù)荷運(yùn)行,保持汽溫、汽壓在額定范圍內(nèi)。

5 結(jié)語

公司3臺(tái)鍋爐在運(yùn)行過程中帶來的氧腐蝕、爆管、超壓帶水和結(jié)焦等問題,如不能徹底解決,將影響鍋爐安全運(yùn)行和熱效率。因此,首先要保證鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)到達(dá)使用要求,還要在運(yùn)行過程中確保連續(xù)性,盡量避免超壓或低負(fù)荷運(yùn)行,減少蒸汽帶水情況的發(fā)生,更好地為生產(chǎn)服務(wù)。

[1]邵淑華.鍋爐的氧腐蝕、除氧及停爐保養(yǎng)[J].河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2006,(9):75-76.

[2]白寒軍,何浩.鍋爐系統(tǒng)的氧腐蝕和除氧方法[J].科技與經(jīng)濟(jì),2006,(22):P113.

[3]王士能.20t/h鍋爐水冷壁管爆裂原因探討[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè),2001,(1):27-28.

[4]鐘金良.鍋爐蒸汽帶水的分析與處理[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2014,(8):69-70.

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