余熱鍋爐蒸汽過熱器故障分析和改造

普梅芬 李增順

(云南玉溪銀河化工有限責任公司云南峨山653200)

余熱鍋爐蒸汽過熱器故障分析和改造

普梅芬 李增順

(云南玉溪銀河化工有限責任公司云南峨山653200)

云南玉溪銀河化工有限責任公司(以下簡稱銀河化工公司)的合成氨裝置采用煤球為原料的固定層間歇氣化工藝。2009年，為了節能降耗，投運1臺55t/h三廢混燃流化床余熱鍋爐。該鍋爐以造氣爐產生的廢渣、廢灰、廢氣(造氣吹風氣、提氫后的合成放空氣)為燃料，設計產生壓力3.8MPa、溫度520℃的蒸汽。蒸汽過熱器設有高溫段和低溫段，采用蒸汽過熱器噴水調整蒸汽溫度。由于蒸汽用戶不需要高溫蒸汽，后將蒸汽過熱器出口蒸汽溫度調整為450℃，再經減溫、減壓至230℃和1.5MPa送至蒸汽用戶。

1 主要工藝流程

1.1 煙氣流程

出燃燒爐的高溫煙氣進入組合除塵器，分離掉部分粉塵后進入鍋爐本體，依次通過水冷段、蒸汽過熱器、蒸發管束、省煤器以及空氣預熱器后，煙氣溫度降至150℃左右進入高壓靜電除塵器。

1.2 汽水流程

來自脫鹽水系統的冷脫鹽水、來自尿素裝置的熱脫鹽水和蒸汽冷凝液進入脫鹽水箱，經低壓給水泵提壓后進入熱力除氧器。除氧后的脫鹽水經鍋爐給水泵加壓后分成3部分:①通過省煤器進入鍋筒，作為鍋爐的補充水;②送至蒸汽過熱器的中部減溫帶，以調節蒸汽過熱器出口的蒸汽溫度;③送至蒸汽過熱器出口的減溫、減壓器，作為減溫、減壓用水。

鍋筒內的爐水通過下降管下降至對流管束下部集箱、水冷段下部集箱及燃燒爐水冷組件下集箱。爐水受熱后上升至鍋筒，鍋筒內的飽和蒸汽通過內置分離裝置分離后進入蒸汽過熱器;蒸汽過熱后進入減溫、減壓器，與給水泵送來的水接觸，減溫、減壓到工藝要求后送至蒸汽用戶。

2 蒸汽過熱器沉鹽爆管原因分析

2.1 存在問題

鍋爐在滿負荷運行1至2個月后就出現蒸汽過熱器高溫段爆管。主要原因是蒸汽過熱器高溫段底部彎頭處管內附著白色結晶物，使熱阻增大，局部過熱而引起爆管。每次出現爆管只能采用堵焊處理，有效管數越來越少，流通面積和換熱面積縮小;過熱器壓差增大，蒸發量減少，停工損失增加，只得每年更換1次蒸汽過熱器的高溫段管子以滿足生產要求。2013年下半年，高溫段共發生爆管6次;2013年11月11日，高溫段爆管后無法使用而報廢。停用高溫段后，低溫段使用了1個月后也出現爆管，連續出現爆管使低溫段24排管子只剩下12排運行，蒸發量滿足不了正常生產的要求，且連續爆管導致生產線全線開停車次數多，經濟損失較大。

2.2 問題分析

2013年8月10日高溫段爆管后，提取爆管內白色的結晶物分析。此結晶物堅硬且很脆，遇水就溶解，還帶有一小部分未溶解物，被鑒別定性為具有較強堿性的可溶性鹽類物質。結晶物主要組成(質量分數):Fe3+0.32%，Cl－0.37%，PO34－28.2%，Fe2+0.0%，Ca2+0.0%，Mg2+0.0%;水溶性堿度(以CaCO3計)40.4%;pH12.5。

2013年8月10日高溫段爆管前，鍋爐給水和爐水分析數據及過熱器有關操作記錄數據(鍋爐給水采用氨水調整pH)分別見表1和表2。

從表1和表2數據來看，鍋爐給水和爐水分析數據均在工藝指標范圍內，蒸汽過熱器壓差由0.36MPa增至0.65MPa，鍋爐鹽類沉積越來越嚴重。2013年8月10日7:00，過熱器高溫段出現了爆管。造成過熱器高溫段短時發生大規模爆管的原因:①汽包內旋風分離器數量不足、分離效果不好，造成飽和蒸汽含水量較大;②旋風分離器法蘭連接處未設置密封，引起蒸汽帶水，爐水在蒸汽過熱器管中蒸發，鹽類沉積，最終在彎頭處堵塞管道;③水冷段受熱面積小，使蒸汽過熱器入口煙氣溫度太高(最高達933℃)，容易使其內部換熱管達到極限溫度;④減溫器噴水采用鍋爐給水，殘余的鹽類長期積累在蒸汽過熱器管中，堵塞在彎頭處，造成過熱器換熱管過熱。

表1 高溫段爆管前鍋爐給水和爐水分析數據

表2 高溫段爆管前過熱器有關操作記錄數據

3 改造措施

為此，銀河化工公司在2014年1月大修中進行了改造:①針對汽包內旋風分離器數量不足的問題，增加了2臺旋風分離器，并在旋風分離器法蘭連接處增加石棉橡膠板密封;②針對水冷段受熱面積小的問題，在原有基礎上增加1組水冷段;③取消低溫過熱器和噴水減溫器，只用1組過熱器。

4 改造效果

銀河化工公司通過此次大修改造后，余熱鍋爐蒸汽過熱器運行至今已有3個多月，改造后蒸汽過熱器運行數據(2014年4月21日)見表3。

表3 改造后蒸汽過熱器運行數據

此次改造取得了明顯的效果，在55t/h三廢混燃流化床余熱鍋爐滿負荷運行、爐內處理的加藥量以及工藝指標不變的情況下，運行狀況良好，蒸汽過熱器壓差穩定，沒有再出現蒸汽過熱器爆管故障。

2014-08-05)