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蒸汽发生器应力产生集中和不稳定性

2020-04-05 点击数:594

  某水泥厂余热发电项目,SP锅炉采用两台卧式锅炉,锅炉性能参数见表1;采用强制循环系统,配置强制循环泵两台,性能参数见表2。自2009年3月运行至6月,两台锅炉蒸发器管束在1组和2组之间发生爆管事故共6次,造成回转窑和原料系统停机,严重影响了企业的正常生产。经检查所有爆管均发生在管弯头处,切割弯头后发现,直管段存在严重腐蚀情况。通过对事故爆管样件的检测,分析结论如下:

  (2)加药磷酸二氢钠,应采取足够的排污措施,然而蒸发器底部无排污装置,炉水杂质及锈渣极易在底部弯头部位产生沉积,炉水流动性下降,导致弯头附近直管段发生水汽分层,NaOH在分层界面上浓缩引起碱腐蚀。

  (3)当强制循环泵发生故障时,炉水干烧,在干烧过程中NaOH浓缩引起碱腐蚀。

  (4)随着碱腐蚀的愈发严重,管壁逐渐减薄,钢管能承受的应力逐步降低,终发生爆管事故。

  经分析判断,此次爆管事故极有可能与强制循环泵故障及炉管质量有关,通过更换强制循环泵,目前,两台余热锅炉运行正常,爆管问题得到了有效解决。

  (1)在SP余热锅炉中,蒸发器U型管是管束中薄弱的部位。一方面,U型管在加工过程中经过弯曲、拉伸和挤压,钢管的金属结构、晶相组织发生变化,应力产生集中和不稳定性,导致U型管处产生微小裂缝;另一方面,U型管底部无排污设置,当水渣沉积此处后极易形成疏松的污垢,造成腐蚀。

  (2)强制循环泵设计选型偏小。该项目热水强制循环泵扬程35m,蒸汽发生器而泵至SP锅炉汽包垂直高度35m,管道长度合计50m及9个弯头,由于强制循环泵出力不足,蒸汽发生器炉水流量与压力下降,U型管中形成汽塞,蒸汽发生器所以在运行一段时间后,该处形成铁氧化物沉淀造成氧腐蚀。

  (3)调试问题。调试过程中断期间,未对锅炉采取有效的保护措施,如SP锅炉打开阀门放水后,未采取烘干管束措施,大量空气从打开的阀门进入热力管束,长时间后必将对管束造成严重的腐蚀。综上所述,由于余热锅炉U型管底部无排污设置、强制循环泵设计能力偏小及长期停备而未采取有效保护措施等原因,在余热锅炉薄弱部位蒸发器U型管处产生水渣沉积并快速形成氧化物加速腐蚀,终导致管束“溃疡穿孔”。

  a系统设计过程中,应考虑管道布置及走向引起的阻力影响,确保强制循环泵选型能够满足使用要求。

  b强制循环泵进出管道支吊架设计应限度减少管道荷载直接作用泵体,计算校核管道热胀应力,防止由此产生的泵脚水箱变形。

  c强制循环泵机封动、静环材质应采用合金钢材质,避免石墨、碳化硅材质出现碎裂情况。

  d强制循环泵在运行中出现漏水情况,必须立即停泵切换至备用泵,如果两台泵均漏水则应立即停炉进行对齐维修。

  b长期停炉应选择干保养,尤其需注意:由于卧式锅炉蒸发器管束底部无排污,必须将炉水置换至与给水相同指标后再进行烘干处理,防止炉水蒸干后高碱度药渣沉积于蒸发器管束底部,造成炉管的腐蚀。

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