目前,部分鍋爐使用單位鍋爐水處理不過關(guān),鍋爐結(jié)水垢嚴(yán)重。一般采用化學(xué)清洗方法除水垢。《鍋爐水處理監(jiān)督管理規(guī)則及鍋爐化學(xué)清洗規(guī)則》-1999規(guī)定化學(xué)清洗碳酸鹽水垢的除垢率≥80%,化學(xué)清洗硅酸鹽和硫酸鹽水垢的除垢率≥60%。但是因為鍋內(nèi)的結(jié)垢部位、厚度和水垢類別不同,化學(xué)清洗后鍋內(nèi)局部還會殘存很多水垢。鍋爐運行時會脫落堆積在鍋筒底部、集箱內(nèi)或水冷壁管內(nèi),嚴(yán)重地影響了鍋爐的安全平穩(wěn)運行。
(1)設(shè)備及事故簡況
江陰市某廠1臺型號為DZL4-1.27-A Ⅱ鍋爐,水冷壁管材質(zhì)為20#鋼,規(guī)格?57×3.5。定期檢驗時發(fā)現(xiàn)鍋內(nèi)結(jié)碳酸鹽水垢(2~3)mm,覆蓋率>80%。某化學(xué)清洗單位對該鍋爐用5%鹽酸進行閉式循環(huán)清洗,溫度控制在45±5℃,時間8小時。清洗后用濃度2%的Na3PO4中和鈍化,pH值控制在11~12,時間24小時,打開鍋爐人孔和手孔檢查,雖然局部殘存較多水垢,但總體除垢率>80%,鍋內(nèi)金屬表面無點蝕,鈍化保護膜形成良好。隨后鍋爐投入運行,約一周時間發(fā)觀鍋爐左側(cè)前數(shù)第8根水冷壁管距集箱約400mm處爆管。
?。?)宏觀檢查
對水冷壁管爆管處進行宏觀檢查,距爆口下部200mm處有大量水垢片堵塞了管子。爆口呈尖銳喇叭狀,縱向破裂。邊緣鋒利,呈刀刃狀,具有韌性斷裂的特征。爆口最大長度167mm,最大寬度65mm。爆口邊緣壁厚減至1.12mm,管壁背火側(cè)厚度3.4mm,距爆口邊緣100mm處壁厚3.5mm。爆口位置見附圖。
爆口位置圖
?。?)原因分析
對爆口宏觀分析,該爆口塑性開裂。水冷壁管向火側(cè)發(fā)生了明顯的塑性變形,是短時間管壁超溫到Ac1點,甚至超過Ac3點。管壁材料抗拉強度在高溫下急劇降低,在鍋內(nèi)介質(zhì)壓力作用下向火側(cè)管壁鼓包變粗,發(fā)生了塑性變形。當(dāng)塑性變形達到一定程度,超過極限便發(fā)生了爆裂。開口后管內(nèi)的汽水快速外泄;爆口邊緣的管壁快速冷卻,溫度快速下降。
從以上分析可得出爆管是因為化學(xué)清洗后殘余的水垢片脫落后堵塞了水冷壁管,破壞了水冷壁管的汽水循環(huán),水冷壁管得不到充分的冷卻,短時間超溫爆管。
(4)處理措施
在距鍋筒約800mm距集箱約200mm對爆管處割一段直管約600mm,對割管處機械打磨處理后,更換一段管子,外觀檢查和水壓試驗合格。
?。?)防范措施
江陰市工業(yè)鍋爐約1 500臺,因使用單位鍋爐對水處理不重視,每年鍋爐的化學(xué)清洗超過50臺,在化學(xué)清洗后發(fā)生了許多如下的事故:①化學(xué)清洗后殘留的水垢片脫落后堆積在鍋筒底部,鍋筒底部局部過熱,在鍋內(nèi)蒸汽壓力和鍋水重量的共同作用下產(chǎn)生鼓包變形。②化學(xué)清洗后殘留有水垢片堆積在集箱內(nèi)導(dǎo)致鍋內(nèi)汽水循環(huán)減慢、停滯或倒流,造成了水冷壁的過熱爆管。③化學(xué)清洗后鍋內(nèi)或水冷壁管內(nèi),阻滯了水冷壁管的汽水循環(huán),水冷壁管得不到充分冷卻,水冷壁管過熱爆管。
為了防止今后類似的事故發(fā)生,對化學(xué)清洗后的鍋爐可采取以下措施:①打開鍋筒人孔,人工清除鍋筒內(nèi)壁、煙管水側(cè)和煙管縫隙之間殘留的水垢片。②人工清理出鍋筒底部脫落堆積水垢片。③對每根水冷壁管進行機械疏通,清除管內(nèi)殘留的水垢片。④打開集箱手孔,人工清理出脫落下的水垢片。
通過采用以上措施,該市基本杜絕鍋爐化學(xué)清洗后爆管或鍋筒鼓包的事故。