淺析廢熱鍋爐換熱事故的分析及處理

1、<p>　　淺析廢熱鍋爐換熱事故的分析及處理</p><p>　　摘要：本文針對廢熱鍋爐的換熱效果進(jìn)行研究，敘述了廢熱鍋爐管板與換熱管開裂原因分析及處理定性分析了廢熱鍋爐事故機(jī)理,介紹了薄管板廢熱鍋爐裂管的處理方案、耐火澆注料的選取及廢鍋殼程的清洗方案，希望能起到一定的借鑒作用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：鍋爐；換熱；事故 </p><p>　　中圖分

2、類號：U664.5+8文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　廢熱鍋爐是廢熱回收的主要設(shè)備，在整個生產(chǎn)流程中起著十分重要的作用。在以前的玻璃制品生產(chǎn)過程中，由窯爐排出的大量余熱隨廢氣經(jīng)煙囪直接排入到大氣中，不僅對大氣產(chǎn)生污染，而且也浪費(fèi)能源。廢熱鍋爐的應(yīng)用，有效的將余熱回收，并加以利用，不僅有效地解決了大氣污染問題，而且能降低

3、單位能耗成本，提高公司經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　廢熱鍋爐管板與換熱管開裂原因分析及處理 </p><p>　　（一）設(shè)備安裝原因。按照換熱器等溫差變化大的設(shè)備安裝要求，該類設(shè)備安裝時一側(cè)底座應(yīng)該是可以隨溫差變化自由移動，而某公司在安裝第二臺廢熱鍋爐時由于經(jīng)驗(yàn)不足，首先在設(shè)備底座與基礎(chǔ)之間加裝的墊鐵不規(guī)范，大小不一，不平整，不能保證設(shè)備在運(yùn)行后由溫差變化自由膨脹，其次是人為將設(shè)備底座

4、與基礎(chǔ)和墊鐵焊死，徹底使得設(shè)備在受熱后殼體無法自由伸縮，這也是該設(shè)備出現(xiàn)故障的原因之一。 </p><p>　?。ǘ┰O(shè)計(jì)制造原因。某公司使用的第二臺至第四臺廢熱鍋爐在設(shè)計(jì)上做了如下的改動： </p><p>　?、贀Q熱面積由 79 m2增加至 107 m2； </p><p>　　②T204 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)從原來的與中心管呈 45°改為與中心管同一中心； &

5、lt;/p><p>　　③氣體出口管由水平改為豎直，這樣氣體走向發(fā)生變化； </p><p>　?、芄馨宀馁|(zhì)由第二臺的 20 g 改為 16MnR。 </p><p>　　在制造方面，第二、三臺廢鍋出口管板與換熱管焊縫大面積開裂，個別焊口管與焊口完全脫開，因此我們覺得該設(shè)備存在制造缺陷。按中壓容器制造標(biāo)準(zhǔn)要求，換熱管與管板之間應(yīng)先進(jìn)行脹接工藝，然后再進(jìn)行焊接工藝，從損壞

6、的幾臺廢鍋出口換熱管實(shí)測內(nèi)徑看，內(nèi)徑尺寸竟然為負(fù)偏差，這足以證明第二、三臺廢熱鍋爐存在一定的制造問題。 </p><p>　?。ㄈ┖附淤|(zhì)量與操作原因。從廢熱鍋爐出口管板泄漏位置來看，所有裂紋均發(fā)生在管板與換熱管焊口上或焊口附近，并且在第二臺廢鍋發(fā)生故障后，第三臺廢鍋發(fā)生的問題與第二臺基本一致，因此我們懷疑廢鍋在制造過程中可能存在焊接質(zhì)量問題。另外，在操作上自 2002 年以來硝銨裝置生產(chǎn)負(fù)荷逐漸加大，勢必造成廢

7、鍋超負(fù)荷運(yùn)行，因此在超負(fù)荷生產(chǎn)情況下難免發(fā)生工藝調(diào)節(jié)不及時，廢鍋出口時有超溫現(xiàn)象，在第二臺廢鍋拆開檢查時也發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)氣體溫度的 T204 調(diào)節(jié)閥保護(hù)套筒被燒鼓包。套筒的材質(zhì)為 Cr25Ni20 不銹鋼，內(nèi)置耐熱混凝土，這足以說明氣體溫度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)計(jì)值 390℃，這也可能是引起管板焊縫開裂的原因之一。 </p><p>　　廢熱鍋爐管板與換熱管焊口開裂的處理首先采取手工砂輪機(jī)對漏點(diǎn)逐一打磨清除裂紋，打出焊接坡口，

8、然后采用 T422 焊條（烘干）對漏點(diǎn)進(jìn)行焊接，共補(bǔ)焊 156 處，焊接完畢后打壓發(fā)現(xiàn)焊完的焊縫又有多處開焊，補(bǔ)焊失敗。接著制定了新的修補(bǔ)方案，即重新著色探傷，打磨裂紋，打磨出新的坡口，采用奧 302 焊條（烘干）對裂紋進(jìn)行補(bǔ)焊，共焊接裂紋 112 處，經(jīng)反復(fù)多次補(bǔ)焊后，廢鍋水壓 2.5 Mpa實(shí)驗(yàn)裂口處無泄漏，最后用氣焊烤把對整個廢鍋出口管板作 150℃熱處理，最后完成對廢鍋的修復(fù)工作。 </p><p>　　

9、廢熱鍋爐換熱事故的原因分析 </p><p>　?。ㄒ唬峁芡獗诮Y(jié)垢原因分析 </p><p>　　對廢熱鍋爐用DW2進(jìn)行了水質(zhì)分析,其結(jié)果為基本合格。重慶藍(lán)星公司對垢樣進(jìn)行了分析,主要是硫酸鹽、鐵銹、碳酸鹽及硅酸鹽綜合垢。造成換熱管大面積結(jié)垢,是在修復(fù)轉(zhuǎn)化氣對流段翅片管時,檢修單位在翅片管內(nèi)塞了陶纖(氬弧焊 </p><p>　　用),未徹底清除干凈。轉(zhuǎn)化爐對流段

10、翅片管廢鍋與轉(zhuǎn)化氣廢鍋共用一個汽包F105,對流段翅片管廢鍋的鍋爐水是通過P101APB泵強(qiáng)制循環(huán)供水,陶纖料不可能沉積在翅片管內(nèi)。而轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐E101是通過熱力作用自身循環(huán),致使對流段翅片管內(nèi)陶纖大量沉積在E101底部,盡管在E101底部有排污口,但廢熱鍋爐端部的雜質(zhì)很難排盡,由于溫度高,使其在高溫端結(jié)垢更嚴(yán)重,并且堆積大量的白色粉狀沉積物。 </p><p>　?。ǘQ熱管裂紋分析 </p>

11、<p>　　從廢熱鍋爐的換熱管、耐火澆注料、保護(hù)板及保護(hù)管的損壞情況可以得到下述結(jié)論:進(jìn)氣端保護(hù)板與管板間耐火澆注料脫落處,就是進(jìn)口保護(hù)管退出、彎曲變形、開裂處,也是保護(hù)板變形、材料變化處,管子發(fā)生裂紋也在此區(qū)間內(nèi),這幾者完全統(tǒng)一。換熱管裂紋有兩種類型:一種是管子端面的徑向裂紋,另一種是在距進(jìn)口管端10~12mm處的環(huán)向裂紋。從圖2可看出,管子環(huán)向裂紋幾乎是在換熱管與管板焊縫根部,就在焊接最薄弱的區(qū)間。 </p>

12、;<p>　　廢熱鍋爐自投運(yùn)就表現(xiàn)出耐火澆注料效果極差,進(jìn)口管箱頂部溫度超過設(shè)計(jì)允許值,結(jié)合進(jìn)口管箱內(nèi)澆注料的損壞情況,澆注料是引發(fā)這次事故的直接原因。由于耐火澆注料的選材及施工存在問題,管板處耐火層局部脫落,高溫轉(zhuǎn)化氣沖擊管板及換熱管,使其溫度升高,換熱管允用應(yīng)力[R]下降。換熱管在運(yùn)行時是受拉應(yīng)力,使換熱管產(chǎn)生裂紋或裂縫,高壓鍋爐水從裂紋或裂縫處進(jìn)入管程產(chǎn)生高壓蒸汽,作用在換熱管、澆注料、保護(hù)管及保護(hù)板上,耐火澆注料脫

13、落加劇;保護(hù)管退出并在冷熱作用下彎曲、變形;保護(hù)板脫落、變形、變質(zhì),高溫轉(zhuǎn)化氣體進(jìn)一步?jīng)_擊管板,使換熱管溫度升高,最終導(dǎo)致更多換熱管局部環(huán)向裂紋或斷裂,換熱管進(jìn)氣端面產(chǎn)生徑向裂紋。 </p><p>　　廢熱鍋爐換熱事故的搶修處理方案 </p><p>　　（一）耐火澆注料的處理 </p><p>　?。?）耐火澆注料的澆注 </p><p>

14、;　　耐火澆注料的澆注是這次修復(fù)的重要控制環(huán)節(jié)之一。對澆注層的制模、保護(hù)管的安裝、澆注料的拌制以及澆注料的養(yǎng)護(hù)等制定了嚴(yán)格的施工管理規(guī)定,并全過程實(shí)行質(zhì)量監(jiān)控,確保了施工質(zhì)量。并根據(jù)耐火澆注料特性,制定了烘爐方案及烘爐曲線。 </p><p>　?。?）耐火澆注料的選取 </p><p>　　從上述事故原因分析可知,廢熱鍋爐搶修修復(fù)的關(guān)鍵就是耐火澆注料的選取。原用的澆注料是ZJQ-1000

15、型氧化鋁空心球輕質(zhì)隔熱澆注料, 耐火度及抗壓強(qiáng)度都較低,不能滿足轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐的工況要求。 </p><p>　　（二）廢熱鍋爐殼程的化學(xué)清洗 </p><p>　　廢熱鍋爐換熱管結(jié)垢較嚴(yán)重,采取化學(xué)清洗的方法除去水垢,否則會影響廢熱鍋爐的運(yùn)行周期。 </p><p>　?。ㄈQ熱管裂紋的處理 </p><p>　　（1）換熱管環(huán)向全部斷裂

16、的處理 </p><p>　　管子環(huán)向全部斷裂的裂紋,采用風(fēng)動銑銑出焊接坡口,然后補(bǔ)焊,坡口如圖3所示。焊接采用氬弧焊,第1層采用Cr25-Ni20焊絲打底焊,第2層采用WELTIG82焊絲蓋面工藝。消氫處理,打磨焊縫與原管子內(nèi)表面平整,24h后著色檢查,最后進(jìn)行水壓試驗(yàn),以無漏為合格。工藝流程:檢漏--確定漏點(diǎn)--銑削坡口--著色--預(yù)熱--補(bǔ)焊--第1層著色--補(bǔ)焊--第2層消氫--打磨平滑--著色檢查--水

17、壓試驗(yàn)。 </p><p>　　（2）換熱管端面徑向裂紋及焊縫表面氣孔的處理換熱管端面徑向裂紋采用手工打磨的方法,將有裂紋、氣孔部分徹底打磨干凈,著色檢查無裂紋后,再進(jìn)行表面補(bǔ)焊,焊前預(yù)熱到200e,采用WELTIG82焊絲進(jìn)行氬弧焊修補(bǔ)。補(bǔ)焊后,保證原焊縫高度和焊肉寬度,并進(jìn)行250~300e消氫處理,焊縫打磨光滑,冷卻24h后進(jìn)行著色檢查,以無缺陷為合格。最后進(jìn)行水壓試驗(yàn),以無滲漏為合格。工藝流程:著色--裂

18、紋標(biāo)注--打磨--著色--預(yù)熱--補(bǔ)焊--消氫--打磨--著色--水壓試驗(yàn)。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　廢熱鍋爐修復(fù)投運(yùn)后,進(jìn)口管箱外壁溫度下降到120e左右,取消了噴淋水,減少了廢熱鍋爐的熱損失,保證了廢熱鍋爐的安全運(yùn)行。實(shí)踐證明,筆者對廢熱鍋爐事故原因的分析是準(zhǔn)確的,對換熱管的修復(fù)、澆注料的選取及施工、殼程的化學(xué)清洗都是完

19、全可行的。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　[1]鄧宏毅．廢熱鍋爐事故分析及處理[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008(21)． </p><p>　　[2]梁一凡. 廢熱鍋爐換熱不良的原因分析及對策[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008(10)． </p><p>　　[3]孫先喬. 廢熱鍋爐換