LHG細長型焦炭蒸汽鍋爐損壞原因分析及對策

王福軍

摘要：LHG型號的鍋爐廣泛運用在單位中，此鍋爐為立式火管固定爐的排式鍋爐，采用明火反燒。但是，在使用中，常常會出現煙管管端開裂導致泄漏的情況，而且這種情況在定檢中極為常見，并且百分之七十左右均是小型蒸汽鍋爐出現問題，因此對LHG細長型焦炭蒸汽鍋爐損壞原因分析，提出相應的對策有著極為重要的意義。

關鍵詞：LHG型；鍋爐；損壞原因

LHG型立式焦炭鍋爐，這種細長型鍋爐專門為燃燒焦炭而設計制造，因為焦炭的火焰較高，該種鍋爐設計得細長，采用二組煙管來提高熱效率，設計時考慮使用二層爐排，焦炭在第一層爐排燃燒后，余下的焦炭下落到第二層爐排繼續燃燒。但實際使用過程中，由于焦炭的顆粒較大不能自由下落，而鍋爐進水管也在下部，造成下部溫度較低，一般只有75～90℃，正是氧最富集的階段，大量的氧吸附在下部煙管（尤其是較細的煙管），由于該種鍋爐未采用除氧措施，使用一段時間后陸續出現了以下現象。

1 現象

損壞部位表象：

（1）此型號鍋爐均在橫水管爐排下部煙管至U型腳圈段腐蝕致通；

（2）橫水管爐排至U型腳圈段的煙管和爐膽部位有不同程度的腐蝕；

（3）腐蝕形狀為孔狀、潰瘍狀，腐蝕物為黑色。

未損壞的鍋爐在檢驗過程中也發現了煙管下部20～40cm處也不同程度出現了腐蝕。

2 原因

（1）經對該型號在用鍋爐分段測溫發現：

①爐頂至橫水管爐排段，爐殼溫度均在140℃以上；

②橫水管爐排至U型腳圈段爐殼溫度均在80℃以下；

③鍋爐煙室排煙溫度較低，一般為120℃左右。

造成這種現象的原因是：該型號鍋爐燃燒主要在橫水管爐排上進行，而進風口是在橫水管下部，傳遞到橫水管以下部位的燃燒熱量較少。

在鍋爐爐膽與鍋殼之間（100mm）的夾層中，形成了兩個自然水循環區：橫水管至爐頂部段的高溫循環區（第一循環區）和橫水管至U型腳圈段的低溫環區（第二循環區）。

（2）該型鍋爐是小型鍋爐，未設除氧裝置，也未設置省煤器，含有大量氧的給水直接進入鍋爐。

（3）該型號鍋爐進水管設置在鍋爐橫水管爐排下部位置，冷水直接進入第二循環區。

氧腐蝕的兩個基本條件（低溫、含氧）正好在該鍋爐第二循環區成立。

造成鍋爐損壞的原因經過專家分析主要是溶解氧腐蝕。

氧腐蝕主要是電化學腐蝕，氧是一種去極化劑。當水中有溶解氧時：

①鐵離子溶于水中生成低鐵離子的化合物

2Fe+O₂+2H₂O→2Fe（OH）₂

氫氧化亞鐵。而氧在陽極附近能降低鐵離子氧化為高鐵離子的化合物。當高鐵離子在堿性溶液中析出時，降低了鐵離子的濃度，從而使鐵溶解更快。

②在陰極附近，氫能吸附在鋼材表面，發生極化作用，只要氫不除去，鐵就不易溶解。因為電化學過程受阻。而氧會與氫化合，把氫的極化作用消去，鐵又開始溶解。

Fe+2H₂O→Fe（OH₂）+2[H]

2[H]+1/2O₂→H₂O

Fe（OH₂）是不穩定的，容易進一步和水中某些物質發生反應，稱之為腐蝕的二次過程，生成的產物稱之為二次產物。我們平常看到的腐蝕產物，大都是這些腐蝕產物。

氧腐蝕的產物，一般分為三層，最內層為二價鐵水合氧化物（FeO·NH₂O），呈黑色；最外層為三價鐵的水合氧化物（Fe₂O₃·nH₂O）；中間一層一般為Fe₃O₄·nH₂O，呈黑褐色，Fe₃O₄具有磁性，而且導電，是鈍化保護膜的主要成分。

針對以上情況，可采取的對策有以下幾個方面：

3 對策

（1）給水除氧。增加除氧裝置成本較大，使用單位一般不會采納。

（2）采用第一固定爐排燃燒。因橫水管爐排與第一固定爐排距離較小，必須去除橫水管。又因去除橫水管爐排，將影響爐膽穩定度、導致爐膽焊接應力，無法滿足安全要求。

（3）改變進水管位置，將進水管改至頂部進水。該種鍋爐細長，頂部進水后，可利用鍋爐上部鍋水熱量除去給水中的氧，將析出至汽相空間，在較高溫度的條件下，一般不會發生較大腐蝕。

4 改造方法

改變進水管位置，一是工藝簡單，只有一道焊口；二是可將利用原有付汽管現有條件下，已不起作用進行改造，不改變更多原設計；三是增加直徑，確保進水量滿足鍋爐用水要求；四是將進水管延長到最低安全水位以下，并采用多孔布水增加給水受熱和除氧效果。