某480t/h鍋爐水冷壁變形原因分析

溫芝香

（陜西省鍋爐壓力容器檢驗所　西安　710048）

某480t/h鍋爐水冷壁變形原因分析

溫芝香

（陜西省鍋爐壓力容器檢驗所西安710048）

陜西某化工集團熱電分公司480t/h鍋爐在首次停爐內部檢驗過程中發現水冷壁嚴重變形。通過查閱鍋爐原始資料和運行檢修記錄、宏觀檢驗、測厚檢驗、水冷壁割管和水冷壁下集箱內窺檢驗，并從水位監測、運行、管理等方面進行分析，得到水冷壁變形的主要原因是鍋爐水位監測系統異常和鍋爐運行管理方面存在問題導致的高溫過熱。

水冷壁變形原因

陜西某化工集團熱電分公司3#鍋爐是由華西能源工業股份有限公司設計制造，鍋爐型號為DGJ-480/9.81-Ⅱ5，爐型為π型結構，循環方式為自然循環，燃燒器布置方式為四角布置切圓燃燒，出渣方式為水浸式刮板撈渣機干式除渣，設計燃料為煙煤（干燥無灰基揮發分為38.95%，收到基低位發熱量為20610 kJ/kg）。鍋爐最大連續蒸發480t/h，汽包額定蒸汽壓力11.39MPa、額定蒸汽溫度320℃，過熱器出口額定蒸汽壓力9.81MPa、額定蒸汽溫度540℃，給水溫度230℃，該鍋爐于2011年12月投產，2015年5月進行首次內部檢驗，截止2015年5月15日鍋爐累計運行約2.6萬h。

鍋爐水冷壁采用膜式全焊結構，材質為20G，管徑為φ60×5mm。

1　現場檢驗1.1　資料查閱

查閱該臺鍋爐運行檢修記錄發現：1）2014年3月鍋爐后墻水冷壁出現大面積爆管造成鍋爐停爐，停爐后發現爐膛后墻水冷壁出現嚴重變形；2）鍋爐運行過程中水位計一直處于異常，出現了因缺水導致的停爐；3）鍋爐運行過程中出現超溫超壓現象。

1.2水冷壁宏觀檢驗

對爐膛水冷壁進行宏觀檢驗發現，上、下兩層燃燒器附近上、下5m范圍內均發生結焦和“S”型變形（見圖1），左墻變形最為嚴重，右墻次之，前后墻變形相對較小，變形最嚴重處偏離原平面位置二分之一管徑。

圖1　爐墻水冷壁結焦和“S”型變形

1.3水冷壁測厚檢驗

采用HCH-2000C超聲波測厚儀對左、右、前、后墻水冷壁進行厚度檢測，檢測結果見表1，測點位置示意圖如圖2所示。

表1　水冷壁測厚

圖2　左、右、前、后墻測點位置

左、右、前、后墻實測最小厚度分別為4.9mm、4.9mm、4.9mm、4.6mm，水冷壁管允許最小厚度為4.2mm，所測部位厚度符合要求。

1.4水冷壁割管檢驗

在左墻水冷壁變形最嚴重27m處割管檢驗。

●1.4.1力學性能

對其迎火面和背火面常溫（20℃）試驗時的試樣（縱向）采用AG-1250kN進行試驗，試驗結果見表2。

表2　常溫機械性能試驗結果

由表2可知，水冷壁迎火面的抗拉強度、屈服強度均低于背火面，且迎火面的屈服強度和背火面的延伸率不符合GB 5310—2008標準要求［1］。這與溫度變化導致的材料老化相關，因此高溫是導致水冷壁變形的一個重要原因。

●1.4.2金相檢驗

水冷壁管材為20G，新樣20G的金相組織為鐵素體和珠光體，珠光體區域中的碳化物呈片狀。采用MAT40金相顯微鏡對運行后的水冷壁管樣迎火面進行檢驗，金相見圖3。

圖3　水冷壁管迎火面金相

從圖3可知，金相組織為珠光體，其形態明顯，珠光體區域中的碳化物已開始分散，依據DL/T 674—1999《火電廠用20號鋼珠光體球化評級標準》球化級別為2級［2］。這表明水冷壁管有超溫現象，在高溫下珠光體中的滲碳體形態由最初的層片狀態逐漸向球狀轉變，材料的力學性能隨之下降。

1.5水冷壁下集箱內窺檢驗

針對左墻水冷壁變形最嚴重，采用美國偉林意威特公司VP875APLSYS工業內窺鏡對左側水冷壁下集箱進行了檢查，發現集箱內部未見腐蝕、結垢等，這說明運行過程中汽水流動并未受到阻礙。

2　變形原因

通過查閱資料和現場檢驗，發現爐膛水冷壁變形的主要原因是鍋爐在運行過程中出現了高溫過熱，導致高溫過熱的原因主要有以下幾方面［3-5］。

2.1鍋爐水位監測系統

鍋爐運行過程中通過水位計可實時監測運行過程中的水位狀況，該臺鍋爐運行過程中水位計處于異常狀態而無法實現實時監測，致使鍋爐運行操作人員無法準確的判斷鍋爐是否處在滿水、缺水、正常水位狀態。鍋爐在缺水狀態下會造成水冷壁過燒，過燒是造成爐墻水冷壁嚴重變形的原因之一。

2.2鍋爐運行、管理方面

1）燃燒不穩定，鍋爐在運行過程中出現超溫超壓現象頻繁。

2）鍋爐運行操作人員安全意識不強、專業知識不足。鍋爐運行操作不當，如在啟爐和停爐過程中未嚴格按照升溫和降溫速率進行升、降溫，而是為盡快使鍋爐投入和停止運行而擅自加快升降溫速率；水位計出現異常時并未立即停爐，而是繼續運行。

3）管理人員安全意識淡薄。水位計處于異常的情況下并未停爐進行及時整改恢復；爆管停爐發現水冷壁嚴重變形的情況下，未對變形原因進行分析，換管后隨即啟爐；多數管理人員缺乏相應的鍋爐管理經驗并對鍋爐發生事故可能造成的危險性意識不足，在管理過程中隨意更改操作規程。

3　結論

本文通過查閱鍋爐原始資料和運行檢修記錄、宏觀檢驗、測厚檢驗、水冷壁割管和水冷壁下集箱內窺檢驗，從運行、管理等方面對陜西某化工集團熱電分公司480t/h鍋爐爐墻水冷壁變形原因進行了分析，得到了水冷壁變形的主要原因是鍋爐水位監測系統異常和鍋爐運行管理方面存在問題導致的高溫過熱。

［1］GB 5310—2008 高壓鍋爐用無縫鋼管［S］.

［2］DL/T 674—1999 火電廠用20號鋼珠光體球化評級標準［S］.

［3］廖遠東，李耀君，徐丑申.鍋爐水冷壁狀態檢驗與風險評估［J］.熱力發電，2004（07）：7-9.

［4］高登山.水冷壁變形原因分析及對策［J］.內蒙古石油化工，2008（24）：39.

［5］何成，肖文彬.鍋爐爐底水冷壁管爆管分析［J］.理化檢驗-物理分冊，2001（8）：354-356.

Deformation Analysis of Water Cooled Wall in 480t/h Boiler

Wen Zhixiang
（Shaanxi Institute of Boiler and Pressure Vessel InspectionXi'an710048）

Serious deformation of water cooling wall was found in a 480t/h boiler in a thermal power branch company of one chemical industry group in Shaanxi in the first internal inspection. By looking up the boiler operation maintenance records， macro inspection， thickness test， cutting pipe and endoscopic examination， and analysis water level monitoring， operation and management， this paper found that the main reason of water wall deformation was high temperature overheating caused by abnormal boiler water level monitoring system and boiler operation management problems.

Water cooled wallDeformationReason

X933.2

B

1673-257X（2016）08-0052-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.08.013

溫芝香（1983～），女，碩士，工程師，從事承壓類特種設備檢驗與科研工作。

2016-03-09）