淺談臥式快裝燃生物質(zhì)鍋爐鍋筒鼓包組織分析及預(yù)防措施

李衛(wèi)超，顏正航，李彧

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗研究院，廣西 南寧 530000）

鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能，鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體。鍋的原義指在火上加熱的盛水容器，爐指燃燒燃料的場所，鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換為機械能，或再通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有大量應(yīng)用。

產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，常簡稱為鍋爐，多用于火電站、船舶、機車和工礦企業(yè)?？煅b鍋爐，生產(chǎn)廠家基本把安裝工作在制造廠已經(jīng)基本完成，經(jīng)檢驗驗收后運至安裝地點，吊裝至鍋爐基礎(chǔ)上，再經(jīng)檢查驗收后，安裝好管道和輔機（鼓風(fēng)機、引風(fēng)機）以及除塵環(huán)保設(shè)施，就可以進(jìn)行運行，所以安裝周期短。

臥式快裝鍋爐特點包括：

（1）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造、運輸及安裝方便；

（2）鍋爐水容積較小，產(chǎn)汽快，便于調(diào)整負(fù)荷；

（3）熱效率較高；

（4）爐膛較大，有條件對爐拱進(jìn)行改造，以適應(yīng)燃料品種的變化；

（5）鍋殼底部受高溫輻射，當(dāng)水質(zhì)不好時，水垢、泥渣等就沉積在底部，造成底部過熱后變形鼓包，并造成底部內(nèi)側(cè)嚴(yán)重腐蝕；

（6）煙管受熱不均勻，高溫束煙管的膨脹因受拉撐件的約束，使得煙管的脹口易松動滲漏；

（7）鍋爐的蒸汽空間較小，高負(fù)荷時蒸汽帶水嚴(yán)重。本文重點對鍋筒鼓包的成因和金相組織變化及預(yù)防措施進(jìn)行重點討論。

1 背景

本文以某木板廠鍋爐為例進(jìn)行分析，鍋爐型號DZG2-1.25-BMF，鍋筒材料Q245R，壁厚18mm，鍋爐結(jié)構(gòu)如參考圖1。對鍋爐進(jìn)行定期內(nèi)部檢驗時，打開鍋筒前側(cè)人孔發(fā)現(xiàn)底部積有5～8mm的垢渣，進(jìn)入爐膛檢查筒體底部外表面發(fā)現(xiàn)存在鼓包現(xiàn)象，要求企業(yè)進(jìn)行挖補處理，鼓包位置切割后進(jìn)行測量如圖2、3，經(jīng)測量鼓包尺寸約為φ500mm，中心變形高度約50mm。

圖1 鍋爐結(jié)構(gòu)

圖2 筒體變形尺寸

圖3 筒體變形高度

2 金相組織

對鼓包中心和周圍未變現(xiàn)位置進(jìn)行金相組織觀察如圖4圖5，未變形金相組織為鐵素體和珠光體，中心鼓包位置的金相組織為鐵素體和碳化物，珠光體已基本消失，碳化物在晶界處聚集，按照20號鋼珠光體球化評級標(biāo)準(zhǔn)《DL/T674—1999》珠光體球化5級，金相組織基體已經(jīng)變?yōu)閺姸容^低的鐵素體。

圖4 中心鼓包金相組織

圖5 未變形金相組織

3 鼓包處應(yīng)力

材料的線膨脹量計算公式可用δ＝α·L·ΔT，式中α為線膨脹系數(shù)，L為總長，ΔT為溫差。正常情況下，鍋筒筒壁受熱均勻，鍋筒受熱均勻進(jìn)行均勻膨脹變形，且在額定溫度下變形量很小，鍋筒底部堆積較多垢渣后，形成絕熱層阻斷正常熱交換，導(dǎo)致鍋筒局部溫度升高接近爐膛溫度，結(jié)果是中心鼓包位置局部膨脹量較大，受周圍正常溫度金屬的擠壓不能產(chǎn)生變形，產(chǎn)生額外的壓應(yīng)力如模擬圖6橫截面受力，在鍋筒內(nèi)部徑向內(nèi)壓力的共同作用下，產(chǎn)生向外鼓包變形的合力。

圖6 受力模擬圖

同時，由于高溫下材料的組織劣化和高溫強度降低，和附加應(yīng)力的共同作用下，導(dǎo)致鍋筒局部鼓包變形。

4 預(yù)防措施

為防止鍋筒鼓包現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)采取如下措施。

（1）加強鍋爐水質(zhì)處理，保證軟水處理裝置有效，保證鹽槽鹽度處于過飽和狀態(tài)，定期更換樹脂，防止樹脂中毒失效，以嚴(yán)格控制鍋爐水質(zhì)硬度指標(biāo)，防止鍋爐結(jié)垢。

（2）按照TSG G5002-2010《鍋爐水(介)質(zhì)處理檢驗規(guī)則》要求，至少每半年送水樣至當(dāng)?shù)劐仩t檢驗機構(gòu)進(jìn)行水質(zhì)化驗，化驗指標(biāo)是否滿足GB_1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》要求，如不滿足應(yīng)及時調(diào)節(jié)水質(zhì)處理，生產(chǎn)允許時，停爐檢查結(jié)垢情況，必要時清洗鍋爐。

（3）按照鍋爐使用說明書要求，定期進(jìn)行煮爐。

（4）加強鍋爐運行管理，按照規(guī)范要求進(jìn)行定期排污，保證排污次數(shù)和效果，同時定期停爐檢查，清理鍋筒底部的垢渣。