關(guān)于如東過熱器爆管的分析及設(shè)計注意事項(xiàng)_20140304

1、關(guān)于如東過熱器爆管的分析及設(shè)計注意事項(xiàng)針對如東業(yè)主江蘇天楹環(huán)保能源有限公司的王（鵬）總所撰寫的垃圾電站臥式鍋爐過熱器及其疏水管道爆管原因分析一文，對公司的如東I期、II期項(xiàng)目的圖紙重新進(jìn)行查對和比較。對王總在文中提出的爆管原因及措施一一進(jìn)行分析與說明，并提出幾點(diǎn)針對臥式垃圾焚燒余熱鍋爐過熱器設(shè)計及布置的注意事項(xiàng)，供大家參考。一、 如東I、II期項(xiàng)目的過熱器及疏水管情況簡介1. 如東I期過熱器參數(shù)及結(jié)構(gòu)說明：如東I期是2x250t/d的垃圾焚燒項(xiàng)目。蒸汽參數(shù)：400，4.0MPa。余熱鍋爐制造廠家是無錫太湖鍋爐有限公司。過熱器共設(shè)三級：低溫、中溫、高溫。每級過熱器的情況如下表：名稱管子規(guī)格材質(zhì)結(jié)

2、構(gòu)低溫過熱器低溫過熱器管系42X520G(GB5310)橫向排數(shù)20橫向間距（mm)130縱向排數(shù)16縱向間距（mm)120低過疏水管32X420G(GB5310)每根下集箱有1根疏水管，16根下集箱（左右各8根）共16根疏水管。同側(cè)的8根疏水管穿出煙道后，再匯總進(jìn)一根疏水母管（共2根母管）。中溫過熱器中溫過熱器管系51X515CrMoG(GB5310)橫向排數(shù)18橫向間距（mm)145縱向排數(shù)16縱向間距（mm)120中過疏水管32X415CrMoG(GB5310)每根下集箱有1根疏水管，16根下集箱（左右各8根）共16根疏水管。同側(cè)的8根疏水管穿出煙道后，再匯總進(jìn)一根疏水母管（共2根母管）

3、。高溫過熱器高溫過熱器管系51X515CrMoG(GB5310)橫向排數(shù)18橫向間距（mm)145縱向排數(shù)10縱向間距（mm)120高過疏水管32X415CrMoG(GB5310)每根下集箱有1根疏水管，10根下集箱（左右各5根）共10根疏水管。同側(cè)的5根疏水管穿出煙道后，再匯總進(jìn)一根疏水母管（共2根母管）。過熱器，見“附圖1 如東I期_過熱器”。疏水管布置圖，見“附圖二”。 2. 如東II期過熱器參數(shù)及結(jié)構(gòu)說明：如東II期是1x500t/d的垃圾焚燒項(xiàng)目。蒸汽參數(shù)：400，4.0MPa。余熱的鍋爐制造廠家是南通萬達(dá)鍋爐有限公司。每級過熱器的情況如下表：名稱管子規(guī)格材質(zhì)結(jié)構(gòu)低溫過熱器低溫過熱器

4、管系42X520G(GB5310)橫向排數(shù)38橫向間距（mm)130縱向排數(shù)16縱向間距（mm)120低過疏水管25X412Cr1MoVG(GB5310)左右各8根下集箱，每根左右各有1根疏水管。每側(cè)相臨的2根疏水管在煙道內(nèi)匯合成1根穿出煙道。左右各4根（共8根）疏水管，無匯集母管。中溫過熱器中溫過熱器管系51X520G(GB5310)橫向排數(shù)38橫向間距（mm)130縱向排數(shù)16縱向間距（mm)120中過疏水管25X412Cr1MoVG(GB5310)左右各8根下集箱，每根左右各有1根疏水管。每側(cè)相臨的2根疏水管在煙道內(nèi)匯合成1根穿出煙道。左右各4根（共8根）疏水管，無匯集母管。高溫過熱器高

5、溫過熱器管系51X512Cr1MoVG(GB5310)橫向排數(shù)34橫向間距（mm)145縱向排數(shù)12縱向間距（mm)120高過疏水管25X412Cr1MoVG(GB5310)左右各6根（共12根）下集箱，各有12疏水管，每側(cè)匯成4根（共8根）疏水管穿出煙道。（匯合方式與一、二級過熱器疏水管的方式不同。）過熱器，見“附圖三”。疏水管布置圖，見“附圖四”。 二、 過熱器爆管情況簡要說明根據(jù)如東業(yè)主的反映：所有爆管點(diǎn)均出現(xiàn)在中溫過熱器。同時存在因中溫過熱器爆管后未及時發(fā)現(xiàn)，而導(dǎo)致高溫過熱器換熱管被泄漏的蒸汽吹爆的情況。I期項(xiàng)目的過熱器爆管主要集中在：煙氣迎風(fēng)面第一排疏水管正對的過熱器換熱管。管子爆管

6、點(diǎn)靠近過熱器下集箱的焊縫處。因?yàn)楸屏Φ木薮笞饔孟拢瑩Q熱管被撕裂并彈至上方掛桿處。而II期項(xiàng)目的爆管泄漏點(diǎn)則是煙氣迎風(fēng)面第1排疏水管上。疏水管正對的過熱器換熱管未出現(xiàn)爆管，但已嚴(yán)重變形前弓。三、 事故原因分析根據(jù)王總對事故原因的分析，其認(rèn)為：1. 對如東I期項(xiàng)目，是因?yàn)槭杷?2x4的管徑過大，且未加裝閥門，造成運(yùn)行時，原本串聯(lián)的過熱器管束通過疏水管及疏水母管形成短路，因溫差引發(fā)管子金屬疲勞而產(chǎn)生斷裂。2. 而如東II期項(xiàng)目的爆管原因，則是因?yàn)檫^熱器所配的疏水管25x4的流通截面過小，從而使滯留的蒸汽成為死汽，誘發(fā)管子金屬壁溫超溫，加劇疏水管內(nèi)壁氧化。同時因連續(xù)運(yùn)行、過熱器積灰加劇、換熱效率降

7、低等因素，使流入過熱器的進(jìn)口煙溫提高到650，對管子外壁的高溫腐蝕也日趨嚴(yán)重。最終因管內(nèi)、外的雙重腐蝕作用而爆發(fā)泄漏。3. 對業(yè)主運(yùn)行情況的分析與說明根據(jù)如東王總對I、II期鍋爐運(yùn)行記錄的描述：II期項(xiàng)目，蒸汽流量為40t/h（設(shè)計圖紙標(biāo)注為25t/h），負(fù)荷正常。蒸汽壓力為3.83.9MPa（設(shè)計參數(shù)為4.0MPa），正常運(yùn)行；蒸汽溫度為390400,在正常范圍。鍋爐中溫過熱器的進(jìn)口煙溫設(shè)計值為556，連續(xù)運(yùn)行2個月后的實(shí)際煙溫接近600，超出設(shè)計值約50。如遇未及時清焦，則實(shí)際煙溫會超出設(shè)計值約100。同時，中溫過熱器的工質(zhì)出口溫度也會由設(shè)計值365提升5080。說明：根據(jù)公司各項(xiàng)目的設(shè)計

8、資料或運(yùn)行情況來看，要求進(jìn)入高溫過熱器的煙氣溫度應(yīng)控制在600以下的原則（日立造船的培訓(xùn)教材要求）并沒有被很好地貫徹執(zhí)行。4. 其他說明：根據(jù)管材金相分析，出現(xiàn)爆管事故的過熱器管材材質(zhì)與圖紙是相一致，排除材料以低代高的原因。四、 整改措施及注意事項(xiàng)如東王總在文中，共提出3點(diǎn)解決方案：1. 疏水管道單獨(dú)接出爐外并設(shè)置獨(dú)立閥門，爐內(nèi)段管道應(yīng)采取保溫措施；說明：針對帶有上、下小集箱結(jié)構(gòu)的過熱器，根據(jù)規(guī)定在下集箱應(yīng)設(shè)置疏水管道，以利于鍋爐啟停爐時的疏水。在鍋爐正常運(yùn)行時，過熱器中充滿的都是過熱蒸汽，無需疏水，所以應(yīng)關(guān)閉疏水閥。針對王總“疏水管單獨(dú)接出爐外并設(shè)置獨(dú)立閥門”的建議是有利于運(yùn)行的。因?yàn)榭紤]熱

9、膨脹的因素，疏水管不是以最短長度穿出煙道，而是會設(shè)置多個弧度轉(zhuǎn)角后再穿出煙道，所以在疏水管穿出煙道后，直接串聯(lián)疏水閥，有利于防止短路，并減少正常運(yùn)行時滯留在疏水管中的死汽量。但對爐內(nèi)管道進(jìn)行保溫的可操作性有待商榷。因?yàn)槭杷艿墓軓酵ǔ６急容^小，而工質(zhì)溫度又是較高的過熱蒸汽，所以導(dǎo)致如需要保溫，則其所需要的保溫厚度將遠(yuǎn)大于疏水管管徑。（1）采用軟性保溫管殼材料進(jìn)行保溫的話，在穿墻密封、焊縫處的處理有難度。如果處理不好，會造成煙道泄漏，降低鍋爐效率。（2）如采用澆注料，則會發(fā)生因保溫材料和金屬材料的膨脹系數(shù)不同，影響熱膨脹的自由性。更甚者，如果澆注料發(fā)生剝落，則會堵塞煙道下部灰斗出灰通道。 2.

10、取消過熱器下聯(lián)箱所有的疏水管。說明：前述所已說，如果是帶有上下小集箱結(jié)構(gòu)的過熱器，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，下集箱必需設(shè)置相應(yīng)的疏水管。如果設(shè)計圖紙上沒有體現(xiàn)，將不能通過相關(guān)監(jiān)察機(jī)構(gòu)的審核。所以，一概而論的取消過熱器的疏水管是不可行的。還需要從設(shè)計之初，因地制宜的選擇好過熱器的結(jié)構(gòu)形式才是設(shè)計首要之則，和安全運(yùn)行的保證手段。3. 在設(shè)計階段將下聯(lián)箱兩側(cè)伸出余熱側(cè)包墻外，疏水點(diǎn)接在聯(lián)箱兩側(cè)。說明：將下聯(lián)箱伸出煙道，使疏水管全部設(shè)置在煙道外，可以消除疏水短路的不良影響。但對于臥式鍋爐，過熱器的膨脹固定點(diǎn)（或相對膨脹固定點(diǎn)）一般設(shè)置在上集箱或過熱器吊掛點(diǎn)，其下集箱不設(shè)置固定，自由位移。所以將下集箱伸出煙道的建議

11、會帶來諸如：煙道密封、消除下集箱膨脹位置等難題。所以第3點(diǎn)措施不適合用在臥式結(jié)構(gòu)鍋爐。五、 幾點(diǎn)建議與要求綜合上述，對過熱器及疏水管道的設(shè)計及布置應(yīng)從以下幾點(diǎn)原則及要求考慮：1. 綜合考慮項(xiàng)目安裝地的天氣環(huán)境等因素，合理地選擇過熱器是采用上、下小集箱，或是蛇形管的結(jié)構(gòu)，從源頭杜絕爆管隱患。在南方地區(qū)，選用蛇形管結(jié)構(gòu)。在北方地區(qū)，選用上、下小集箱結(jié)構(gòu)。2. 對各級過熱器換熱管的壁厚進(jìn)行控制，對鍋爐制造廠家提出最小壁厚要求，見下表：管子規(guī)格424851最小壁厚454.55同時，對采用上、下小集箱結(jié)構(gòu)的過熱器疏水管提出材質(zhì)要求，見下表：名稱低溫過熱器中溫過熱器高溫過熱器材質(zhì)20G(GB5310)12

12、Gr1MoVG(GB5310)12Gr1MoVG(GB5310)名稱低溫過熱器疏水管中溫過熱器疏水管高溫過熱器疏水管材質(zhì)20G(GB5310)15CrMoG(GB5310)12Gr1MoVG(GB5310)注說明280MoV制造廠家提出最小壁厚的要求55555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555：此要求針對4.0MPa，400參數(shù)的余熱鍋爐過熱器。對其他參數(shù)需要相應(yīng)修正。3. 如確定選擇帶有小集箱的結(jié)構(gòu)，則在煙道內(nèi)部的疏水管道的

13、設(shè)計必需充分考慮消除各個方向的熱膨脹量。如東I、II期項(xiàng)目的疏水管道的布置上，用于自身吸收熱膨脹的彎頭太少，比對日立造船的原設(shè)計，其疏水管在煙道內(nèi)的走勢較復(fù)雜，布置的彎頭數(shù)量也相對較多?？梢栽谛马?xiàng)目上嘗試一下日立造船的疏水管布置方案，見附圖五。4. 合理選擇疏水管徑。每根下集箱單獨(dú)設(shè)置疏水管引出煙道后再匯總；盡量減少或不在煙道內(nèi)匯合各集箱的疏水管，以避免蒸汽短路。5. 在下集箱的合理位置上布置疏水接管的位置。疏水管管座的位置應(yīng)布置在2根換熱管的中間，盡量不要正對換熱管；以免鍋爐運(yùn)行中，蒸汽直接沖入疏水管而滯留或短路到其他管程中去。6. 另從垃圾焚燒爐的長期、安全地運(yùn)行角度，建議業(yè)主不要過度地超負(fù)荷運(yùn)行，及時清灰清焦，控制進(jìn)入過熱器的煙溫控制在600以下。同時加強(qiáng)日立造船提出的余熱鍋爐設(shè)計條件的貫徹。日立造船的余熱鍋爐設(shè)計條件包括：（1） 燃燒室出口煙氣溫度不大于950，且溫度保持在850停留時間達(dá)2秒以上；（2） 第二煙道的煙氣流速不大于6m/s；并且在第一煙道水冷壁內(nèi)側(cè)敷設(shè)耐磨澆注料以保護(hù)管壁；（3） 第三煙道進(jìn)口煙溫不大于650；煙氣流速不大于6m/s；蒸發(fā)器的換熱管縱向間距在100mm以上；（4） 高溫過熱器進(jìn)口煙溫不大于600；煙氣流速不大于6m/s；對流受熱面的管子縱向間距在100mm（5） 按煙氣方向依次布置高