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河南宏泰窯爐耐火材料有限公司

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編輯:admin   分類(lèi):常見(jiàn)問(wèn)題   發(fā)布:2019-12-03 15:52:46   瀏覽:次

該循環(huán)流化床鍋爐(SG-350/9.8-M1301)采用支吊結合的固定方式,鍋爐運轉層標高為9m。鍋爐采用單鍋筒自然循環(huán)、集中下降管、平衡通風(fēng)、水冷式旋風(fēng)分離器、循環(huán)流化燃燒方式,后煙井內布置有省煤器,過(guò)熱器等,爐膛底部設有鋼板式一次風(fēng)室,懸掛在爐膛水冷壁下集箱上。
本體爐膛中,爐前墻均勻地布置有4個(gè)給煤口和4個(gè)污泥加入口,并預留6個(gè)石灰石加入口,在爐膛后墻中下部還設有2個(gè)沼氣噴槍。鍋爐燃燒啟動(dòng)釆用床上點(diǎn)火方式,床上共布置4支(爐膛左、右側墻各2支)大功率的點(diǎn)火油槍。
鍋爐運行與爆管情況
該鍋爐在2011年12月底投入運行,2015年5月,鍋爐在大修期間發(fā)現空氣預熱器有漏風(fēng),但由于漏風(fēng)量不大,未進(jìn)行處理,運行一段時(shí)間后,漏風(fēng)加重,兩臺引風(fēng)機同時(shí)處于最大出力時(shí),仍不能維持鍋爐正常負壓,故而降負荷(降至240t/h)、降壓(5~8MPa)運行,該狀態(tài)運行持續約一年時(shí)間。
第一次爆管。2016年11月9日,南側第二屏水冷屏,位于圖1中4#敷設耐火材料銷(xiāo)釘管的水平段爆管。更換相應管段并進(jìn)行水壓試驗,當試驗壓力達到6.5MPa時(shí),南側第一屏8#銷(xiāo)釘管的水平段和南側第一屏垂直段均存在泄漏。對應換管修復后,于2016年11月14日投入運行。
第二次爆管。2016年12月3日,北側第一屏水冷屏位于垂直管處爆管,修補后進(jìn)行水壓試驗時(shí),該屏在29#敷設耐火材料銷(xiāo)釘管的水平段又發(fā)現泄漏。經(jīng)過(guò)多次“換管-試壓-換管-試壓”修復后,于2016年12月9日投入運行。
爆管維修期間,曾邀請美國福斯特惠勒(FW)新會(huì )制造廠(chǎng)(廣東江門(mén))直屬的安裝維修公司技術(shù)人員到現場(chǎng)進(jìn)行診斷、分析。認為是受熱面管子(SA210C)材質(zhì)抗磨性差,換管修復后,并對所有水冷屏的管子進(jìn)行了抗磨噴涂處理。同時(shí),使用單位把前兩次的爆管及處理情況報到鍋爐原制造廠(chǎng)家。
第三次爆管。2017年1月6日,南側第一屏水冷屏在敷設耐火材料銷(xiāo)釘管的水平段位置,同時(shí)發(fā)生了多條管子爆管,并且在爐膛內左、右兩側墻密相區位置又發(fā)生多處泄漏。經(jīng)換管修復后,于2017年1月12日投入運行。
爆管后,使用單位立即反映到鍋爐原制造廠(chǎng)家,邀請制造商派出技術(shù)人員趕到現場(chǎng)進(jìn)行分析處理;并截取了幾段水冷壁與水冷屏受熱面管子(SA210C)樣品,帶回制造廠(chǎng)進(jìn)行爆管分析。分析結果認為:
1)樣管基體的化學(xué)成分及金相組織正常;開(kāi)裂處附近存在大量的沿晶微裂紋,且裂紋空洞內發(fā)現含Ca的異物,呈現出氫腐蝕特征;氫腐蝕一般與垢下腐蝕相伴發(fā)生。
2)建議檢查鍋爐去離子水中離子是否超標,對結垢的管子進(jìn)行酸洗,對已發(fā)生氫腐蝕的管子予以更換。
第四次爆管。2017年1月19日,南側第一屏垂直段發(fā)生多處嚴重爆管,被迫緊急停爐,鍋爐提前進(jìn)行大修。
以上4次重大爆管期間,還伴存有水冷屏泄漏2次,爐膛內左、右側墻衛燃帶各泄漏1次。
第四次爆管維修期間,使用單位邀請廣東省特種設備檢測研究院等數家單位的技術(shù)入員集中到現場(chǎng)進(jìn)行會(huì )診、綜合分析,最終一致同意釆納了廣東省特種設備檢測研究院提出的“空泡應力腐蝕”理論141,并按此理論觀(guān)點(diǎn)制訂了對應的處理方案。
爆管原因分析
2017年1月19日停爐大修后,對水冷屏及水冷壁的下聯(lián)箱檢查,均未發(fā)現結垢沉積物,但發(fā)現大量疑似從管材內壁脫落的塊狀物??v向剖開(kāi)的取樣管子,管壁內存在腐蝕凹坑、溝槽及即將脫落不規則塊狀物,如圖2、圖3所示。“溝槽”由若干個(gè)腐蝕凹坑連成曲線(xiàn)而非呈直線(xiàn),且“溝槽”邊緣呈不規則形狀,并且腐蝕凹坑、溝槽往往發(fā)生在容易產(chǎn)生汽停滯和汽塞的部位。
3.1管內腐蝕凹坑、溝槽及脫落塊狀物形成機理分析由圖2發(fā)現,該管內腐蝕凹坑、溝槽形貌(粗糙)規律與普通沖刷溝槽磨損(光滑坑)機理存在很大區別。
通過(guò)對積聚于集箱內塊狀物和水冷屏管內壁母材分別進(jìn)行金相比對分析,驗證了塊狀物是水冷屏及水冷壁的管子內壁母材脫落的產(chǎn)物。
爆管位置主要集中在銷(xiāo)釘段與翅片段位置。一方面,該350t/h鍋爐配套的發(fā)電機組僅為6MW,且常降壓降負荷運行,在自然循環(huán)欠佳及壓力波動(dòng)下,更易產(chǎn)生微小汽泡,并常常在水冷屏水平斜段內積聚和瞬間會(huì )合成另一個(gè)較大的汽泡。另一方面,由于銷(xiāo)釘與翅片存在,該位置管段升溫迅速,導致此處的對應管內的水迅速汽化,且該處溫差較大,加速了汽泡的形成。汽泡增大后就發(fā)生爆破,從而產(chǎn)生空泡應力腐蝕,持久下去便生成腐蝕凹坑、溝槽及塊狀脫落物。
3.2爐膛內受熱面管子受熱不均
銷(xiāo)釘與翅片處對應的管段內汽、水共存,此處的比熱容與其他受熱面管子相比,存在較大的差別,同時(shí)此處在汽、水擾動(dòng)的作用下,易產(chǎn)生流體的脈動(dòng),使管內易產(chǎn)生汽泡(泡狀流型)。隨著(zhù)泡狀汽泡的增大,直至泡狀汽泡的爆破為止,爆破對應處便產(chǎn)生空泡應力腐蝕;從而在銷(xiāo)釘或翅片對應的管壁內就易產(chǎn)生應力腐蝕,形成腐蝕凹坑。
隨著(zhù)管內含汽率的增大,管內流體由泡狀流型聚合、形成彈狀流型,并在溫差的持續作用下,彈狀流型進(jìn)一步聚合、形成為柱狀流型。特別是在水冷屏水平傾斜段,柱狀流型的汽空穴緊貼于管內圓弧頂面區域,空穴形成了汽停滯與汽塞,容易匯聚形成更大能量的汽泡,直至汽泡爆破。從而此處對應的管壁內圓弧頂面區域就產(chǎn)生應力腐蝕,形成邊緣凸凹不平、呈曲線(xiàn)而非直線(xiàn)的腐蝕溝槽。這直接驗證了爆管泄漏常常發(fā)生在水冷屏水平傾斜段。
3.3管內塊狀脫落物(增加流動(dòng)阻力)
塊狀脫落物掛靠于管內或匯聚于下聯(lián)箱內,形成局部懸浮循環(huán),縮小流通截面,增加了管內流動(dòng)阻力,造成局部管段水循環(huán)惡化,管子局部過(guò)熱。
3.4爐內燃燒不均
根據現場(chǎng)爆管情況與獲取的有關(guān)參數,采用數值模擬的方式,對爐膛內部燃燒情況進(jìn)行了模擬分析。
爐膛內燃料燃燒分布不均勻,前墻高,后墻低。前墻管段相對于后墻管段來(lái)說(shuō):燃料集中,升溫較快,形成前、后墻管段溫差大。從而造成匯集進(jìn)入水冷屏的汽水溫差大,使管內易產(chǎn)生汽泡。這也直接驗證了爆管泄漏常常發(fā)生在掛于前墻的水冷屏。
3.5水自然循環(huán)惡化
銷(xiāo)釘與翅片的根部對應管內位置,易產(chǎn)生傳熱的極微小汽泡,并往管子橫截面中心方向橫向移動(dòng),該汽泡橫移會(huì )阻礙管子內水循環(huán)沿管子縱向移動(dòng)的能力。
另外,水冷屏水平段傾角較小,造成此處水循環(huán)能力嚴重不足。該管段內極容易聚集來(lái)自前、后墻水冷壁汽水帶來(lái)的微小汽泡,從而在此提供匯合、形成較大汽泡的“溫床”;汽泡爆破就產(chǎn)生空泡應力腐蝕。
該循環(huán)流化床鍋爐出現空泡應力腐蝕的主要原因是:該鍋爐長(cháng)期處于降負荷、變壓力運行;鍋爐自然循環(huán)能力較差,特別是水冷屏水平傾斜段受熱面的水平夾角偏小,不利于汽、水循環(huán),更容易導致圓弧頂面積聚大量汽泡,在空泡應力的長(cháng)期腐蝕作用下,產(chǎn)生腐蝕凹坑與溝槽,致成常常在該處發(fā)生爆管。另外,銷(xiāo)釘與翅片處的水冷壁與水冷屏,管內也容易產(chǎn)生空泡應力腐蝕凹坑而爆管。
此外,水冷屏與水冷壁下集箱內的塊狀脫落物是空泡應力腐蝕的產(chǎn)物,不符合氫腐蝕與垢下腐蝕產(chǎn)生的條件與機理。
修復措施
4.1水循環(huán)優(yōu)化
1)爐膛標高18m以下的水冷壁采用內螺紋“擾流”管替換銷(xiāo)釘管與翅片管,使該區域的管內汽、水充分混合,由泡狀流型變?yōu)橐红F狀流型,克服流體介質(zhì)的擾動(dòng)而產(chǎn)生的脈動(dòng)汽泡,避免進(jìn)入水冷屏的汽水混合物中帶汽泡。
2)水冷屏水平段傾角由5°調整至60°以上,避免管內因水、汽相對流動(dòng)而產(chǎn)生泡狀汽泡、聚集成彈狀汽泡及匯合成柱狀汽泡。
4.2爐內燃燒調整
調配風(fēng)量與燃料量的比例,使燃料整體燃燒分布均勻,受熱面管子均勻受熱。
4.3運行系統調節
避免長(cháng)期低負荷運行,使蒸發(fā)量應接近設計值;并保證運行時(shí)壓力穩定,減少或避免壓力波動(dòng)過(guò)大現象。
4.4提高管材強度
更換的管段應提高管材的強度,不易產(chǎn)生塑性形變和硬化,避免應力腐蝕產(chǎn)生。
結論
該循環(huán)流化床鍋爐水冷壁與水冷屏發(fā)生頻繁爆管的主要原因是熱力、幾何、水循環(huán)以及實(shí)際使用情況等因素耦合造成的,應從多角度考慮綜合整改,達到治標又治本的修復效果。
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