趙敏(金堆城鉬業股份有限公司,陜西 渭南 714101)
沸騰爐蒸發管組爆管原因分析及措施
趙敏(金堆城鉬業股份有限公司,陜西 渭南 714101)
沸騰爐蒸發管組爆管需停爐處理,檢修難度大、時間長,頻繁爆管嚴重影響系統運行及鉬冶煉煙氣吸收。為杜絕蒸發管組爆管發生,分析原因并采取有效措施后,沸騰爐至今未發生一起蒸發管組爆管事故。
沸騰爐;蒸發管組爆管;分析;措施
金鉬股份硫酸廠硫酸二車間2010年7月建成投運,采用公司自有硫鐵礦沸騰焙燒產生SO2氣體與鉬冶煉煙氣配氣生產硫酸,年產設計產能20萬噸,副產品有鐵粉、蒸汽。2011年始,沸騰爐蒸發管組多次發生爆管事故,每次造成停車時間72小時以上,嚴重影響系統平穩安全運行及對鉬冶煉煙氣吸收,損失極大。
2011年發生4次爆管,2012年上半年發生2次爆管,每次爆管均滅爐處理,對爐內蒸發管組壁厚測量,風帽、爐底澆筑料、爐墻進行檢查,發現蒸發管組爆管位置多集中在管束底部,爆口位置不定,該處沖刷嚴重,管壁明顯變??;上部管束爆口僅一次,無明顯磨損;爐墻內根部焊縫漏水2次。特別的現象是爆管蒸發管組全部集中在沸騰爐排渣口附近,即使更換新蒸發管束仍發生爆管,遠離排渣口的管組未發生一次爆管。為此,我們認為:蒸發管束爆管絕非爐內顆粒高溫沖刷單種原因造成,還與沸騰爐操作、爐水品質、鍋爐缺水應急處理、管組本身及焊接質量等有關。
1.1 沸騰層溫度控制較高
沸騰爐投運初期,各項操作、風料比均按標準執行,底部溫度仍維持在900-930℃之間,比設計指標高50℃左右,長期超溫會加劇爐內物料顆粒對管組底部的磨損。
1.2 爐水水質不達標
爐水水質不達標,造成蒸發管組內部腐蝕或結垢,造成爆管。對爆管管組進行切割查看,無明顯結垢,排除水質原因。
1.3 爐內物料沖刷
蒸發管組下部管束長期處于沸騰層內,氣體通過風帽進入爐內吹動灰渣長期與管束底部沖刷,通過每次爆口位置觀察,蒸發管束下部磨損明顯,呈金屬光澤,尤其在風帽或爐底澆注料破損處尤為嚴重,也是爆管位置最集中的地方,上部磨損一般。由此,可推斷蒸發管組底部靠近風帽沖刷嚴重,同時爐底大顆粒物料較多,越靠近排渣口,底部大顆粒越多,沖刷越嚴重,也是靠近排渣口位置蒸發管束爆管集中的可能因素??梢姼邷貨_刷是爐內蒸發管組管道底部爆管的主要原因。
1.4 余熱鍋爐缺水
余熱鍋爐在投運初期,因各種原因導致兩次蒸發管組缺水干燒,管組材質為12Cr1MoVG,該材質在500℃以上會發生蠕變,缺水情況下蒸發管組埋在在800℃以上的熱渣內,造成管束受損。余熱鍋爐干鍋后,進水速度過快,也會導致應力不均造成管組受損,嚴重時直接拉裂焊縫。所以,在日常操作時嚴禁余熱鍋爐缺水,防止對管束壽命造成重大影響。
1.5 管束本身及安裝方面
管束管壁為8mm,厚度較薄強度低,不適應大型爐膛焙燒強度,且蒸發管組底部管束無任何防磨措施。
1.6 焊接質量存在問題
兩次蒸發管束根部焊縫漏水,因焊縫處于爐墻內部,不存在高溫沖刷問題。除蒸發管組缺水導致影響外,焊接質量也是重要原因。
沸騰爐按操作規定執行外,對以下方面進行了改進。
2.1 聯系蒸發管束廠家,加高加寬蒸發管組換熱面積,沸騰爐沸騰層溫度控制在850-900℃,滿足設計要求。
2.2 每班對爐水品質進行化驗,及時調整,保證水質達標。
2.3 利用檢修期間對破損風帽及爐底澆注料進行修補,每天開啟一次低排閥門排出爐底大顆粒物料,以減少沖刷。
2.4 鍋爐給水泵采用一開兩備,并配有應急供水柴油發電機防止蒸發管組缺水干燒,鍋爐缺水時嚴格按照鍋爐操作規程進行進水。
2.5 對蒸發管組進行改造:將原管組壁厚由8mm增加到10mm,蒸發管組從原有安裝高度離風帽10cm抬高到25cm處,并在蒸發管組管束周圍增加防磨條,采取上述措施提高抗磨性,減少沖刷磨損,并在大修期間進行更換。
2.6 采購蒸發管組時應仔細檢查焊縫焊接質量,存在缺陷應及時予以處理,并對所有焊縫進行加固處理,防止安裝使用后造成較大損失。
通過采取上述措施后,沸騰爐在運行過程中各項工況參數均滿足設計要求,鍋爐蒸汽未受影響。2013年至今未發生一起因蒸發管組爆管事故,且在每年大修期間發現其表面整體裹有一層厚約5mm左右的燒結硬殼,也不增厚,對管組形成了保護,敲開硬殼后對管壁進行測厚,管壁幾乎無磨損。
在實際生產中,沸騰爐蒸發管束爆管受多種因素相互作用,不應單一認為某種因素導致,應綜合考慮,以避免關鍵設備出現重大故障,造成較大損失。
[1]李文安.硫鐵礦沸騰爐內蒸發管組防磨技術探討[J].硫酸工業,2005(5)25-27.