浅析干熄焦余热锅炉蒸发器频发爆管的机理分析及预防策略

浅析干熄焦余热锅炉蒸发器频发爆管的机理分析及预防策略

郭玉祥

（江苏东九重工股份有限公司224005）

摘要：干熄焦余热锅炉在实际使用过程中，其蒸发器容易发生爆管事故，一旦发生此事故，会降低锅炉的运行效益，所以需要采取一些预防策略加以解决。本文在分析了蒸发器爆管机理后，提出了几点预防策略，以供参考。

关键词：爆管事故；机理；烟气侧；循环倍率

频频发生的蒸发器爆管事故，使得工作人员不得不频繁的更换蒸发器，但是这一方法却收效甚微，对此，有必要分析蒸发器的爆管机理，找出造成这一问题的原因，进而采取有针对性的预防策略予以解决，使干熄焦技术能够更为可靠。

一、机理分析

（一）烟气侧

不论是风料比，还是烟气温度分布，都会对蒸发器的循环倍率以及负荷率产生一定程度的影响，所以蒸发器的烟气温度与爆管事件存在关联，蒸发器的吸热量也与爆管事件存在密切关系。正是基于锅炉入口烟温与风料比间存在较为紧密的关系，所以若是其中一个要素发生变化，另一个要素也会发生变化，具体来讲，这种变化为，其一，若是风料比升高，那么锅炉入口烟温会有所降低，此时对于过热器而言，会同时产生辐射换热与对流换热，所以过热器所属的负荷率必然会下降，而若是蒸发器主要应用的是对流换热，负荷率反而会增加，但是省煤器所具有的负荷率却不会出现变化，这种规律反之亦然；其二，若是风料比下降，那么锅炉入口烟温会有所增加，所以必然会导致蒸发器入口处的烟温上升，但是总的趋势仍旧是锅炉烟温变化幅度大于蒸发器烟温变化幅度，于此同时，基于蒸发器存在较大的热惯性，所以蒸发器出口处始终会保持20℃的烟温。因此，通过分析全部的运行数据，可以得出：当锅炉位于入口处的烟温增加200℃时，会导致蒸发器前面的烟温增加100℃左右，会导致蒸发器后面的烟温增加20℃左右[1]。

另外，由于循环倍率是判断蒸发器运行状态的重要参数，所以也要关注该循环倍率。所谓循环倍率，实则是指蒸发器内部的循环水量以及产汽量之间的比重。在具体的操控过程中，基于锅炉内会不定时的喷入一定数量的减温水，所以位于过热器出口处的总的蒸汽流量一定会大于产汽量，两者之间的差值也就是所谓的减温水量。与其他参数不同的是，循环倍率是一类可以调节的变量。一般来讲，若是蒸发器入口处的具体烟温大于570℃，那么循环倍率多会在8.0以下。除此之外，在低循环倍率之下，基于工质所具有的重量流速会变小，所以蒸发器往往会出现传热恶化以及汽水分层等不利状况，此时若是炉管使用的是20g的锅炉钢管，受钢管强度所允许温度限制，冷却效果若是达不到预期值，在管壁温度大于450℃时，管壁就会有球墨化现象出现，继而会导致爆管。

（二）管壁温度

在实际生活中，蒸发器往往会使用20g锅炉钢管作为管子材料，但是这种材料在使用时，一定要将温度控制在450℃以下，否则若是高于此温度，管子就会出现球墨化状况，使其晶相结构发生较大变化，管子就会因此而强度降低，继而会发生爆管事故。因此，管子超温的关键性因素实则是管子壁温，而管子壁温又与换热系数、烟气侧温度以及工质等有关。

通常来讲，基于蒸发器内部的汽水换热系数往往大于烟气侧内部的换热系数所以工质侧温度与管壁温度基本相当，都在261℃左右[2]，然而当蒸发管存在汽水分层以及蒸干等状况时，蒸汽侧所属的换热系数就会急剧缩减，严重时甚至会有传热恶化现象，基于此时工质侧不能再发挥正常的冷却效果，所以冷却效果会变差，而这会直接影响到管壁的温度，表现在管壁温度会快速上升，有很大的可能出现超温现象。

另外，在锅炉的合适位置需要安装一些铠装热电偶，并且还要在外面覆盖一层保温层，然后再测管子的壁温值。而这温度值通常应当大于饱和温度，但是也不能超出较大数值，需保持在一定范围内，若是超出，则可以判定管子内部出现了过热问题，这意味着管子内部会逐渐堆积起水垢，继而造成工质流量减小，如此恶性循环之下，管壁温度就会逐渐接近烟气温度，从而产生超温问题，导致爆管事件。

二、预防策略

综合上文分析结果，可以得知，蒸发器之所以会出现爆管问题，主要还是因为产生了传热恶化，所以在制定预防策略时，就有必要从工质流动、运行参数调整、材质以及流动处理等角度切入，在综合考虑了多方面的影响因素之后，将升级材质作为预防爆管事件的关键，通过消除流量偏差以及优化调节运行参数等举措，提升蒸发器的运行效益，使其能够可靠、安全的运行。具体来讲，应当设置以下预防策略：

第一，更换管子材料。如前文所述，管子材料的质量与性能等参数直接影响到蒸发器作用的发挥，所以必须要将管子材料作为一个预防的切入点，通过选择适宜的管子材料，减少爆管事件的发生，通常来讲，适宜于干熄焦余热锅炉功能发挥的管子材料应当为20g，并且耐温度应当在450℃吗，另外，还可以更换高温部分的管材，将管材的耐温度提升至540℃[3]，若是能够达到此温度标准，那么即使管子存在一定程度的堵塞问题，产生干烧现象，也不会让管材失去原本的效用，便能够将超温问题彻底解决。

第二，增加呼吸集箱。在锅炉运行中，之所以存在工质流量不均问题，主要还是因为入口集箱存在静压分布不均现象，从而容易导致爆管事件的发生，对此，可以以增加呼吸管的方法，促成管子之间流量的平衡，达到流量均衡化，最大限度的消除流量偏差。

第三，实施低温短路。对于一些容易超温的管子，应当使其成为蛇形管短路。

第四，改造进口集箱，也即可以将进口集箱进行改造，使其能够从两侧引入，以此减少三通效应，让流量能够平衡分配。

第五，低负荷下运行。锅炉不能长期高负荷运行，若是必须要高负荷运行，也应当提升进口烟温，或是增加减温水量，以此确保循环倍率不会太低。

三、结束语

总之，基于干熄焦余热锅炉内部的蒸发器容易出现爆管事故，所以必须要对其运作机理先行进行分析，然后才能找到导致爆管事故的原因，进而采取有针对性的措施予以妥善解决。

参考文献：

[1]周建新.干熄焦余热锅炉操作运行中存在的故障问题和防范措施[J].科技风,2019(03):168.

[2]肖忠东,蒋忠平.干熄焦锅炉爆管的原因及预防措施[J].燃料与化工,2018,49(06):24-25.

[3]王月楼.干熄焦余热锅炉操作运行及维护管理[J].世界有色金属,2018(15):226+228.