關于某循環(huán)流化床鍋爐排渣管故障的分析與改造

姜新雷 代慶華

摘要：針對某廠循環(huán)流化床鍋爐啟爐過程中，反復發(fā)生的排渣管水冷夾套拉裂事故進行了分析，找出了造成此事故根本原因，并提供了解決措施。經過實際驗證最終幫助企業(yè)解決了該問題，為同類設備使用廠家避免發(fā)生該事故提供了借鑒。

關鍵詞：排渣管、冷渣器、冷卻夾套

一、設備基本情況

該循環(huán)流化床鍋爐為國內某鍋爐廠家生產設備，額定出力220t/h、額定汽壓力9.8MPa、額定汽溫540℃。該爐配備兩臺滾筒冷渣器用于控制床壓及排放底渣，爐膛內底渣經過排渣管排入冷渣器，其落渣管設計上采用了水冷夾套型式，冷卻夾套內水從水冷壁管引出再返回水冷壁系統(tǒng)內。

二、排渣管水冷夾套拉裂事故說明

該爐2018年4月和6月啟爐過程中均發(fā)生排渣管水冷夾套拉裂事故，造成啟爐過程被迫中斷，兩次拉裂位置均為1#冷渣器入口管道，拉裂處照片見圖1。

三、事故原因分析

1.排渣管冷卻夾套拉裂可能原因有以下幾個方面：

1）施工質量不合格;

2）冷卻管的材質有缺陷;

3）冷卻夾套和冷卻水管存在膨脹不一致，或冷卻水管膨脹受阻。

2.存在可能性原因分析

1）該位置所用冷卻夾套材質12Cr1MoVG，冷卻水管材質為20G材質，焊接位置存在異種焊接問題，有焊接后熱處理不當造成開裂問題可能性。但從實際情況分析：兩次啟爐前，均按照規(guī)程要求進行了相應的水壓試驗都正常。特別是第二次啟爐前，對此位置重新焊接后進行了探傷結果未發(fā)現(xiàn)異常，進行水壓試驗時特別關注了該位置，并未發(fā)現(xiàn)有滲漏跡象。因此可排除該位置施工質量存在問題的可能性。

2）為確保冷卻水管材質符合要求，在第一次停爐后對該部位20G冷卻水管進行了局部更換，但啟爐過程仍舊發(fā)生拉裂問題。故基本可以排除冷卻水管材質有缺陷可能性。

3）從實際啟爐過程分析，隨著爐膛內部溫度升高水冷壁管（含水冷夾套冷卻水管）存在向下膨脹情況，但冷渣器為安裝于固定水泥基礎上設備不允許再向下膨脹。故設計上為滿足爐膛整體向下膨脹，爐膛排渣管設計成插入冷渣器內的套管連接型式，排渣管可在冷渣器進渣管內上下自由伸縮（如圖2所示）。

查看該爐冷渣器入口發(fā)現(xiàn)：1、區(qū)別于一般冷渣器進渣管的垂直設計，該爐設計成有一定傾斜角度進渣（見圖3所示），排渣管向下膨脹過程同時存在向水平方向膨脹情況，極易造成膨脹受阻情況。2、冷渣器進口插板閥位于冷渣器進口管，而不是常規(guī)位于排渣管上面。此設計會造成啟爐過程中充滿渣料的排渣管向下膨脹力一直作用在進渣閥上，使得排渣管膨脹嚴重受阻。

另外，根據(jù)操作規(guī)程要求，啟爐過程中為保證床料不流失，要求冷渣器處于停運狀態(tài)并關閉入口插板閥。此情況會造成圖3中位置1往上整個立管（高度約4.5米）全部有渣料存在，且渣料會堵塞排渣管和冷渣器進渣管的間隙，進一步加劇了膨脹受阻情況。

通過與運行管理人員了解，該爐自2014年投運以來多次發(fā)生冷渣器入口變形情況，分析均為冷渣器進渣進渣管膨脹受阻造成。

3.解決問題的方向

從前述分析來看，造成排渣管冷卻夾套處反復拉裂的原因為：啟爐中水冷壁管隨著爐膛溫度升高整體向下膨脹，但由于排渣管內部充滿渣料使其膨脹受阻，冷卻夾套未與水冷壁管同步向下膨脹，造成排渣管水冷夾套在冷卻水接口焊縫處發(fā)生拉裂。基于此分析，要解決此問題需要從冷渣器進渣管合理膨脹入手。

四、處理的對應措施

根據(jù)前面解決問題分析，需對冷渣器進料管做技改以期能解決冷渣器進料管膨脹受阻問題。為此，經過與鍋爐廠家對接，決定將冷渣器進料插板閥位置向上移動250mm。并修訂鍋爐運行規(guī)程，啟爐過程中冷渣器進料插板閥關閉，冷渣器保持低速運行以防止插板閥下部積料。這樣在啟爐過程中，冷渣器處于運行狀態(tài)，插板閥下排渣管內即使有渣料也會及時被排放，插板閥以下位置一直處于空管狀態(tài)，不存在積料造成進料管膨脹受阻情況。從根本上解決鍋爐排渣管膨脹受阻拉裂水冷夾套接管問題。

五、技改后運行情況

自2018年6月份技改以后，該爐啟動過三次，整個啟爐過程均正常，未再次發(fā)生因鍋爐排渣管冷卻水管拉裂造成故障停爐事故的發(fā)生。從三次啟爐來看，技改達到了解決冷渣器進料管膨脹受阻問題的目的。

結束語

鍋爐汽水系統(tǒng)內管道泄漏危害較大，出現(xiàn)類似問題管理人員要特別重視。同時汽水管道運行環(huán)境均較惡劣，造成泄漏原因通常又比較復雜，需要技術管理人員認真分析，找到問題的根本所在，才能從根源上對問題進行有效解決。

參考文獻：

《鍋爐原理》 周強泰 編著 中國電力出版社

《循環(huán)流化床鍋爐設備及運行》楊建華編著 中國電力出版社