鍋殼式鍋爐水冷壁管過熱鼓皰的原因分析及應對措施

摘要：2005年6月在檢驗某造紙廠一臺DZH2-0.7鍋爐時，發現左側13根水冷壁管幾乎在同一位置(耐火泥上方)鼓皰、過熱。用檢驗錘就能輕易擊穿管壁，而右側水冷壁未發現類似的情況。檢驗過程中發現鍋爐受壓元部件水側局部結有1-2mm水垢，鍋筒底部有大量脫落的水垢，有一些脫落的水垢分布在鍋筒下端水冷壁管管頭附近。經對水冷壁管進行通水檢查，最終確認這13根管子堵塞。

關鍵詞：鍋殼式鍋爐 鼓皰 水處理方法

0 引言

對堵塞的管子采用換管修理，取割下來的管子測量其堵塞的長度約200-300mm，割開被堵塞的管子，發現內部勻為小片狀水垢，并有一些水渣，取堵塞物進行分析，分析結果確定堵塞物為碳酸鹽和硅酸鹽的混合物。筆者查閱該鍋爐的有關資料，認為這起鍋爐事故是由于水處理方法不妥、管理方面及鍋爐結構上存在不足所導致的。

1 鍋爐基本狀況

該鍋爐是河南新鄉工業鍋爐廠，1998年7月生產、1998年9月投用，使用壓力在0.4-0.5Mpa之間，燃料為谷皮。在2003年之前，該爐未采用任何水處理措施，2003年進行內外部檢驗時，鍋爐各受壓元件水側已結有水垢2-3mm，要求酸洗除垢后運行，并建議采用鍋內加磷酸三鈉和片堿水處理措施，要求控制鍋水PH為10-12，總堿度為8-26mmol／L；而廠方未進行酸洗，直接采用鍋內加藥水處理方法。2004年只進行外部檢驗，未發現異常情況。2003年、2004年兩次水質監測，監測結果鍋水總堿度為12-18 mmol／L，PH值為11-12，溶解固形物小于5000mg／L；給水總硬度為0.3-0.4mmol／L，PH值為7，符合GB1576-2001各項標準。

2 事故原因分析

2.1 水處理方法的影響 該鍋爐有近5年未采用任何水處理措施，導致結有2-3mm水垢，而直接采用加磷酸三鈉和片堿的鍋內水處理方法。通過對這二種藥劑的防垢和除垢機理分析，找出事故的原因。

2.1.1 磷酸三鈉的作用：①消除給水硬度，使Ca2+、Mg2+生成疏松流動性好的堿性磷灰石Ca10(0H)2(P04)6和蛇紋石3MmgO.2SiO4.12H20水渣物質；②防止硅酸鹽水垢的形成；③生成了高度分散的膠體微粒，成為鍋水中補充凝結中心，從而增加了泥垢的流動性；④對堅硬的CaC03水垢具有轉型作用，使之疏松脫落，化學反應式為：3CaC03+2Na3P04→Ca3(P04)2↓+3NaC03。

2.1.2 NaOH的作用：①消除水中鈣的暫時硬度，鎂的暫時、永久硬度，生成水渣物質：Ca(HC03)2+2NaOH→CaC03↓+Na2C03+2H20；Mg(HC03)2+4NaOH→Mg(OH)2↓+Na2C03+2H20；MgS04+2NaOH→Mg(OH)2↓+Na4S03；MgCl2+2NaOH→Mg(OH)2↓+2NaCl。②維持鍋水的總堿度和PH值，使磷酸鹽與Ca2+、Mg2+反應時，不生成磷酸鈣Ca3(P04)2、磷酸鎂Mg3(P04)2等容易形成二次水垢的物質；③對細小分散的CaC03質點起穩定化的使用，從而破壞質點之間的結合力以及質點與金屬之間的吸附力，防止碳酸鹽等沉淀物在金屬表面形成水垢；④對舊水垢產生疏松、剝離、脫落、削弱和溶解等作用，尤其對硅酸鹽作用較為明顯：化學反應式為：Si02+2NaOH→Na2Si03+H20。

綜上所述：在這二種藥劑的作用下，鍋爐就不會繼續結垢或減緩結垢速度，同時必然會有一部水垢轉形、剝離、疏松、溶解，從而破壞水垢之間，水垢與金屬之間的結合力，水垢就會以片狀的形成脫落，煙管和鍋筒脫落的水垢就會聚集在鍋筒底部，一部份會隨排污而排出，大部份滯留在鍋內；水冷壁管脫落的水垢將順著管子進入集箱，這必然有一部份形狀較大的水垢，因流道形狀的變化而受阻，被“卡”形成了“搭橋”現象，隨著時間的推移，受阻的水垢和水渣逐漸增多，造成堵管。所以水處理方法是導致部份水冷壁堵塞的直接原因。

2.2 管理方面的原因 ①鍋爐業主無視檢驗結論，未采用除垢措施清除鍋爐己結水垢，而直接采用鍋內加藥水處理措施，這樣會導致水垢以片狀形成脫落，易在管內受阻，而阻塞管子；②在采用加藥水處理措施之后，有近二年的時間沒有停爐檢驗，未及時清除鍋筒內脫落的水垢和對水冷壁管進行通水檢查，導致脫落的水垢把水冷壁管堵塞未能及時發現。這是導致這臺鍋爐損壞的原因之一。

2.3 鍋爐結構存在的不足 同一臺鍋爐，為何只有左側內水冷壁管出現近1/3的管子由于水垢堵塞，導致鼓皰、過熱，而右側的水冷壁沒有發生?筆者認為是由于鍋爐結構上存在如下幾點不足：①同一個集箱與三排水管相連不利于管內水垢排出。鍋爐結構如圖所示：（見下圖）在左側集箱上有三排水管與之相連，而排污管的管徑與右側相同，在相同條件下排污時，每根管內的流速和流量只有右側水冷壁管的1/3，造成排污時，管內的流速和流量很小，左側水冷壁管內脫落的水垢和水渣不能夠及時排入集箱隨排污排出鍋內，易聚積于管內。②左側內水冷壁管有一個90度的彎頭，管內的水垢和水渣下降受阻，易沉積于該處，形成堵管，該彎頭同時增加管內鍋水上升(運行時)和下降(排污時)的阻力，使管內鍋水循環不暢，不利于管內的水垢和水渣的排出。③左側內水冷壁管與鍋筒連接的位置設置不妥，左側內水冷壁管與鍋筒連接的位置幾乎接近鍋筒的底部，從煙管、鍋筒壁脫落聚積于底部的水垢，就會隨著鍋水循環和垢片自身流動進入管內，由于管子自身存在不足，管內的水垢無法排入集箱，就聚積于彎頭處，這樣就造成管子堵塞。

3 應對措施

針對本臺鍋爐出現的問題，為避免類似事故的發生，對該類型鍋爐提出以下對應措施：①加強水處理管理工作，要求所有鍋爐必須采用相應的水處理方法，防止鍋爐結垢；②對已結有水垢的鍋爐，必須先采用除垢措施除垢后再防垢，縮短檢驗周期，檢驗時應對所有水管進行通水檢查；③運行過程中，應增加左側排污管的排污時間，使排污量增大；④應加強管理，提高鍋爐業主的管理的水平，把檢驗結論落到實處。

參考文獻：

[1]工業鍋爐安全運行與故障處理.

[2]蒸汽鍋爐安全技術監察規程.

[3]GB1576—2001《工業鍋爐水質》.