谈快装锅炉系统炉管破裂分析

摘 要：本文根据快锅系统的工艺及结构特点，简单分析了炉管破裂的影响因素及运行中需注意的问题。

关键词：快装锅炉系统；炉管过热水膜水循环；分析

快装锅炉2201-U系列是利用燃烧天然气放出的热量产生3.8Mpa，温度365℃压缩机透平。快锅是中压自然循环，半部为炉膛，半部为对流烟道的双锅筒D型结构锅炉。2002年底，我集团A、B、C三台锅炉先后出现过热器、对流光管、水冷壁炉管破裂现象，造成停炉、CO2压缩机减负荷、紧急停车，给生产带来一定的影响。现就影响炉管破裂的因素作一简单分析。

1 快装锅炉水循环系统工作原理

快锅的水循环系统主要由上锅筒、下锅筒、上升管及下降管所组成，上升管又由水冷壁及部分对流光管的组成，水冷壁管敷设在燃烧室周围，受到室内高温火焰及烟气的强烈热辐射，上升光管也布置在对流室的前程，温度也比较高，而下降管处于对流室后程，温度比较低。主要预热锅炉水在其中不产生蒸汽或只有少量蒸汽产生，在上升管理中由于温度高，会产生大量蒸汽，由于蒸汽密度较下降管中水的密度小，于是上升管与下降管之间产生压力差，促使管内炉水的流动，形成炉水的自然循环。管子越高，热负荷越大，这种压力差就越大，水流循环就越快。因此，当锅炉管高一定时，热负荷的大小，对锅炉水循环有很大影响，进而影响锅管的受热状态。当受热面热负荷不大时，管壁上只产生一些小汽泡和水一起向上流动。由于管壁附近流动阻力较大，汽泡趋向于阻力较小的管子中部，当受热面热负荷增大，管内就会形成大汽泡，热负荷继续增大时，大汽泡逐渐连成一体汇合成柱状沿管中心流动。当受热面进一步增大，管壁水膜越来越薄，大量的蒸汽占据了管子大部分空间，甚至把水膜冲破，管子内膜失去水膜的保护，此时管壁向水与蒸汽放热的效率大大降低，而管子受到强烈的热辐射及烟气对流传热，管壁温度会逐渐升温，导致管材过热甚至烧穿，即使没有烧穿管子，也会因管子过热而降低使用寿命。因此，运行中应严格控制负荷，保证管子内壁有稳定的水膜以冷却管壁。

2 快装锅炉水循环系统的不均衡及过热

水循环在上升管中的不均衡，也可能部分锅炉管的过热。在炉体的燃烧室及对流室内各部分温度存在差异，在燃烧室周围的炉管受到火焰的强烈热辐射，其温度会比对流室内光管受热要多。而对流室内各管的热传导也是不一致的。这种由于布管受热的不均匀性，势必造成各管与下降管的压力差不一致，受热少的管子中水的流动压头就比较小，甚至出现停止流动的现象。此时，在管子上部可能会出现几乎静止的自由水面，水面以上为蒸汽，失去水膜保护的管壁将会过热而烧坏。因此，操作中应尽量避免各管受热不均，燃烧室内避免火焰的偏烧及对流室内烟气的偏流，也应避免热负荷的突降。热负荷突降，上升管受热减少，当与下降管温度不大时，势必造成炉水自然循环障碍，形成汽塞现象，导致管子过热。

3 快装锅炉水循环系统的气压影响

运行中，汽压的突变也会对水循环造成非常不利的影响。水的沸腾温度与压力关系密切。汽压高时，沸点高，汽压降低时，沸点也会相应降低。当炉管内汽压突然升高时，水的沸点相应升高，上升管内蒸发量减少，受热较弱的管中水循环会变慢甚至停止，可能导致管子破裂。相反，当汽压突然降低时，上升管及下降管由于汽压降低，饱和水会剧烈沸腾起来，产生大量蒸汽，从而破坏水循环，管壁失去水膜保护，导致管子过热爆管。因此，在锅炉运行中尽量避免汽压的波动，调整时更不应使压力变化太快。

4 锅炉给水品质带来的影响

我厂快锅是燃烧天然气加热炉管产生蒸汽的装置，这就要求锅炉用水为脱盐水。如果给水含盐超标，势必在炉管受热面内结垢，使得炉管传热效率降低，时间久了必然导致炉管过热甚至爆管。因此，给水要严格要求，不允许出现给水盐分超标现象，应定期检验水质。一旦出现稍差水质进入锅炉，应采取向炉内加药的方法防止受热面结垢。另外，由于锅炉给水带有微量盐分，随着炉水的不断蒸发、浓缩，使得炉水盐分不断增加。因此，锅炉运行时的连续排污管要保持畅通，排走部分盐分，使水质符合要求。

5 蒸汽中携带盐分会给过热器产生不利的影响

锅炉用水虽然经过了脱盐处理，但仍然会带有微量盐分，所以，因高压蒸汽溶解了某些盐分或蒸汽携带了炉水水滴进入过热器时，会因此在过热器炉管内壁上结垢，影响炉管的传热效率。尽管蒸汽的带盐量很低，但在锅炉长周期运行时，也会析出大量盐垢。我厂2201-U为70 t / h锅炉，如果每公斤饱和蒸汽中含有一毫克盐分（相当于蒸汽中含百万分之一的盐分），那么运行一年的时间，蒸汽中将携带613 kg盐分。如此多的盐分如果在过热器锅炉管上结垢，势必导致管子导热效率下降，进而炉管过热破裂。因此运行时，要保证炉水品质。同时，遵守锅炉检修规程，检修时认真检查汽水分离器及百叶窗式分离器。如有破坏，及时修复，保证蒸汽品质符合要求。

总之，快锅炉管在运行中受到多方面因素的影响，如果在操作中严格遵守操作规程和检修规程，炉管就不容易出现问题。现在我厂蒸汽在很大方面依赖于电厂蒸汽，一旦电厂蒸汽出现问题，而锅炉又有问题的话，势必给生产带来比较大的影响，因此应予锅炉的运行及检修以足够的重视。