一起鍋爐對流管束爆管的原因分析及預防

摘要:闡述了水管鍋爐對流管束爆管原因分析及預防。

關鍵詞:鍋爐 對流管束 爆管 裂紋 水垢 水處理

0 引言

我市某小區供熱站于2007年9月份安裝兩臺SHL7—0.7/115/70—AⅡ鍋爐。負責其小區近18萬平方米建筑面積的取暖供熱任務。該鍋爐從投入運行以來，連續多次發生爐內煙氣出口處前三排對流管束爆管事故，給冬季的正常取暖帶來極大的損失。下面對其事故原因進行分析，并提出預防措施。

1 爆管的現場檢驗情況

1.1 爆管的宏觀檢驗情況:①破口呈不規則菱形，管子破口形狀為直裂條狀，方向為軸向，破口處有明顯的鼓包。②破口附近管徑嚴重漲粗，管段直徑漲粗一般在4㎜～12㎜，破口長30㎜～45㎜，寬10㎜～13㎜，裂口周圍有肉眼可見的劃線裂紋。③破口的部位大多數在對流管束前三排，距上鍋筒800㎜煙氣進口的直段部位。④破口的邊緣較為銳利、光滑。⑤破口的外部的管壁呈現藍黑色。⑥管段內結有3～6㎜的水垢，部分管段同時存在泥沙、鐵銹等堅硬雜物。

1.2 爆管的金相檢驗情況:①爆管部位的管段晶粒度較大，多的甚至達11級。②晶粒組織為鐵素體加珠光體，片狀碳素體已經珠墨化，分布于晶界上。

2 爆管的原因分析

2.1 軟化水質不合格 該供熱站原水源是地下水，總硬度9毫克當量/升，主要是碳酸鹽硬度。設計采用鈉離子交換的水處理系統，由于操作管理不善，導致鈉離子交換系統運行效率較低或失效，使鍋爐循環水的硬度較高，而且由于系統丟水較為嚴重，每天補水量加大，更加劇了水質的惡化。

2.2 超負荷波動運行 由于間歇式供熱，鍋爐經常起停運行，有時為加快供熱，鍋爐經常要正壓運行，使鍋爐負荷波動較大。

2.3 鍋爐排污不正常 該站司爐人員沒有按照鍋爐的運行要求進行定期排污，鍋爐回水系統排污器不定期清洗，導致鍋爐給水硬度和結垢都很嚴重。

2.4 對流管束結垢嚴重 根據上面檢驗的結果，對鼓包處的水垢進行分析，屬于硅酸鹽水垢，其成分主要為:灼燒減量0.98%;二氧化硅85.5%;三氧化二鐵、三氧化二鋁9.34%;氧化鈣1.62%;其它2.56%;

由于鍋爐間歇運行，供熱時超負荷運行，爐膛內的容積熱強度很高，在爐膛煙氣出口處的煙溫可達到800℃以上。由于第一排管為鍋爐的后拱管，管束較長，管內水的流速相對較慢。超負荷時，管內的水產生劇烈沸騰，迎火面的管內產生大量氣泡，氣泡在上升的途中又迅速合并成氣膜。這一層氣膜把爐水和管壁分開，形成膜狀沸騰。這時由于蒸汽傳熱較差，管壁溫度急劇升高，致使靠近管處的水被完全蒸干，爐水中的二氧化硅等水垢直接從管壁上析出，形成硅酸鹽水垢。由于硅酸鹽水垢的導熱系數只有0.05～0.2千卡/米.時.度，其熱阻是碳鋼的250～1000倍，導致管壁的溫度大大升高，特別是結垢較厚的部位管壁的溫度更高。

由于鋼中的珠光體是由鐵素體和滲碳體組成，層片狀珠光體表面積大，具有較大表面能。在長期管壁超溫至450℃～750℃的狀態下，將促使片狀碳化物向球狀轉變，由于晶界上擴散度較大碳化物將逐步向晶界上析出，最后球墨化加劇，造成鋼的延性降低，強度下降，最終產生蠕變。由于管內的給水壓力，出現鼓包，導致管段破裂。

3 預防與處理

通過以上的事故分析，筆者認為，應嚴格按照國家《低壓鍋爐水質標準》的要求，認真執行國家《鍋爐水處理監督管理規則》:

3.1 鍋爐使用單位的領導應重視鍋爐水處理工作;

3.2 必須制定并嚴格執行鍋爐水處理崗位責任制和鍋爐房水處理設備的操作規程;

3.3 水質化驗人員不要隨意更換，水處理管理人員相對穩定;

3.4 對結構不合理，水處理效果差的設備，應及時改造和更換;

3.5 應經常性對軟化水和鍋爐水進行化驗。發現水處理效果不好，水質不符合標準，應及時查明原因，采取糾正措施;

3.6 對熱水鍋爐采暖系統加強保養和維護，防止跑冒滴漏，保證系統補水率不超過2%;

3.7 鍋爐進行停爐檢或年檢時，水處理管理人員應配合檢驗人員了解鍋爐結垢、腐蝕情況，必要時對垢樣腐蝕產物進行分析，以便改進水處理措施或確定是否清洗鍋爐。