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【摘要】本文主要探討干熄焦余熱鍋爐處于兩種相差較大的負荷運行時，采取何種改進方法，以避免鍋爐低負荷運行的爆管風險，同時研究解決鍋爐過熱器管的腐蝕現象。

【關鍵詞】鋼鐵工業;鍋爐運行;鍋爐改造

干熄焦鍋爐是一種特殊的余熱鍋爐，系單鍋筒、強制循環+自然循環水管鍋爐，爐膛為膜式水冷壁結構，其工作原理是利用吸收了紅焦顯熱的高溫循環氣體與除鹽除氧純水熱交換，產生額定參數（溫度和壓力）和品質的蒸汽，并輸送給熱用戶的一種受壓、受熱的設備[1]。它的組成結構主要是由“鍋”“爐”和附件儀表及附屬設備構成。“鍋”即鍋爐本體部分，包括鍋筒、過熱器、蒸發器、省煤器、水冷壁、下降管、上升管和集箱等部件；“爐”由爐墻和鋼架等部分組成[2]。我廠的干熄焦鍋爐設計參數為：最大蒸發量70t/h，額定蒸汽壓力4.52MPa，額定蒸汽溫度470℃。

1存在問題

1.1管道泄漏。我廠干熄焦從2009年1月份投產至今，使用已超十年，鍋爐該余熱鍋爐曾出現過管道泄漏。鍋爐發生管道泄漏，不僅鍋爐停爐檢修會對生產效益產生影響，漏出的水汽也會對干熄爐耐材及除塵系統造成損傷，另外可燃成分超標更會造成循環系統存在爆炸的安全隱患。因此，需分析原因并消除隱患。1.2鍋爐改造。我廠鍋爐現接入公司中溫中壓蒸汽管網運行，實際運行參數為蒸汽壓力4.0MPa，蒸汽溫度470℃，流量60t/h。計劃于下半年停爐檢修，檢修啟爐后，2~3個月的時間內仍按原負荷運行，之后將只有單座焦爐運行，每小時熄焦量降為原設計值的一半，鍋爐的蒸發量降為約30t/h。在這種低負荷狀況下運行，極易導致過熱器爆管。因此，此次停爐檢修時，需對過熱器管進行改造，以達到既滿足額定蒸發量60t/h負荷，又滿足蒸發量減半30t/h負荷，保證鍋爐運行的安全穩定。

2原因分析

2.1現場檢查。經現場檢查發現，過熱器外表面存在不同程度的腐蝕。而切割下的管段外表面附著可脫落的腐蝕產物，管內壁表面無明顯氧化皮。剝除腐蝕產物后的管段，外表面已被腐蝕得失去了原有的圓弧狀，壁厚已明顯減薄，剝蝕部位厚度≤2mm。2.2壁厚及管徑測量。經測量，管段剝蝕直徑為35.5mm，低于標稱值的38mm。剝蝕部位厚度1.1mm，低于標稱值的4m。2.3能譜分析。從圖1和表1中可看出，腐蝕產物中主要有鐵、碳、硫和氧四中元素，其中硫元素的原子百分數高達到12.91。2.4能譜分析結果可確定過熱器管壁表面發生的腐蝕為高溫腐蝕，主要為高溫硫腐蝕和高溫氧化。高溫硫腐蝕一般在450℃開始，到480℃達到最高點，對爐管的破壞作用較嚴重，過熱器的溫度正好處于此區間。高溫氧化是高溫煙氣中的O2與Fe直接反應，形成內層Fe3O4和外層Fe2O3的氧化膜層，雖然這種膜層具有一定的抗氧化能力，但由于高溫下疊加的硫腐蝕相互作用，無法形成連續、致密的氧化膜層，使腐蝕情況更加嚴重。在鍋爐煙氣氣流的吹動下，管壁形成的腐蝕物易剝離脫落，這樣腐蝕物反復生成、反復剝離，嚴重破壞管壁，當壁厚減薄至強度無法滿足管內介質壓力時即發生腐蝕穿孔或爆管。[3]

3改進措施

3.1針對過熱器爐管的腐蝕原因。在此次停爐檢修時，對二次過熱器爐管進行了全部更換，重新選擇了耐蝕性能較好的管材321H，是一種具有高強度、高抗氧化性、高抗晶界腐蝕性的奧氏體不銹鋼，可以延長過熱器爐管的使用壽命，減少高溫氧化和高溫硫腐蝕對爐管的危害。同時，要求在每次停爐檢查時，跟蹤管壁腐蝕情況，定期測厚，發現異常及時換管，發現管壁表面有沉積的腐蝕產物時要及時清除。3.2熱力計算。現鍋爐過熱器管管徑為φ38×4，熱力計算表見表2（軟件核算）。鐵球團配加不同膨脹容膨潤土試驗研究蒸汽流速計算公式（例）：ωq=(D-Djw)υpj/(3600×Alt)（式1）其中：υpj-蒸汽平均比體積；Alt-蒸汽流通面積；D-鍋爐實際負荷；Djw-減溫水量。此時，鍋爐過熱器的蒸發面積及管徑滿足鍋爐額定蒸發量60t/h的運行要求。但當鍋爐蒸發量降為30t/h左右時，負荷約為50%，若仍采用φ38×4的管徑，蒸汽流通面積不變，從式1可得出，蒸汽流速將下降，傳熱將降低，難以保證管壁的冷卻效果，同時會使蒸汽側放熱系數降低，導致管壁溫度升高，極易發生管壁局部過熱造成爆管。故針對此情況，通過重新校核計算（見表3、表4），過熱器選擇φ34X4.5管徑的管進行替換，一是保證過熱器管內蒸汽流速不會太低，保證良好的換熱效果，二是加強過熱器管的強度，增加其使用壽命，以滿足鍋爐低負荷狀態下的運行要求，避免發生爆管，保證鍋爐穩順運行。

4使用效果

目前，鍋爐二次過熱器管已更換為管徑φ34X4.5、管材321H，檢修完成后至今運行正常，滿足要求。后續停爐檢查時，管壁無明顯沉積的腐蝕產物，使用狀況較好。

5結語

通過此次鍋爐低負荷運行時的研究，主要對鍋爐過熱器管腐蝕原因和換熱原理的分析，針對性地進行了鍋爐爐管材質和鍋爐過熱器受熱面的重新校核，可較圓滿地解決此次干熄焦鍋爐遇到的運行難題，保證生產連續，避免因發生頻繁的爆管而造成停爐檢修，創造了良好的經濟效益。

參考文獻

[1]葉江明.電廠鍋爐原理及設備[N].北京：中國電力出版社，2004.

[2]李加護.鍋爐課程設計指導書[M].北京：中國電力出版社，20

[3]劉家煒.三鋼南區鍋爐管道腐蝕、燒嘴堵塞原因分析及對策[J].福建冶金，2018(1):56-59.

作者:張慶慶 單位:福建三鋼閩光股份有限公司焦化廠