75t/h循环硫化床锅炉爆管事故原因分析及处理

李爱兵   济宁新格瑞水处理有限公司

摘要: 本文根据循环硫化床锅炉膜式壁爆管的现场调查，详细分析了锅炉爆管的原因，针对循环硫化床锅炉运行的实际情况和特点，提出了合理的处理意见和建议，进行了认真整改，进行了化学清洗钝化并加强锅炉水处理工作和日常管理工作，取得了良好的效果。

关键词：循环硫化床锅炉；膜式壁爆管；水处理；化学清洗

前言：锅炉在运行一段时间后停止运行时，必须对炉内结垢、腐蚀等情况进行彻底的检查，如果结垢量超过900g/m²(5.88MPa以下锅炉)，则必须对锅炉进行清洗，以提高换热效率、节约能源、延长使用寿命、减少经济损失。

正文：兖矿集团峄化公司在2008年12月全厂停产进行设备检修一个月后恢复生产时，因为未对锅炉情况进行检查，也没有考虑对锅炉进行清洗，结果因炉内结垢严重，在停运期间，部分垢脱落，堵塞了水冷壁管，导致锅炉刚运行两天，就发生了膜式壁爆管事故，造成了重大经济损失，严重影响了企业生产和形象。

济宁新格瑞水处理有限公司对循环硫化床锅炉膜式壁爆管进行了现场调查，详细分析了锅炉爆管的原因，进行了化学清洗并提出了改进措施。

1 锅炉概况

该公司锅炉是一台型号为UG-75/3.82-M41的循环硫化床锅炉，额定蒸发量75t/h，额定压力3.82MPa，过热蒸汽温度450℃，锅炉给水为二级除盐水，锅水采用磷酸盐处理方式。膜式壁管规格为ø60×5，材质20号钢管。2005年制造并安装，2006年2月投入运行至今。

2 爆管情况

2008年12月16日14时点炉运行，12月20日1时运行人员发现膜式壁管泄漏，4时被迫停炉。爆破口位于炉膛左侧布风板以上12米处、由前向后数第8根膜式壁管子上，爆破冲出的蒸汽将临近的第7、9根管子刺穿。第8根管自下而上严重过烧、管径由ø60mm膨胀至ø65mm（水冷壁管因过热爆破之前，管径总是胀粗的。水冷壁管的爆破，正是管径胀粗超过了极限的结果）、管子外壁布满裂纹，破口边缘粗糙不平整，呈鼓包状脆性断口，属于长期超温过热爆管，管壁无明显减薄，管内结有厚约1.5mm硬质水垢，背火侧也附着一层薄垢。另外，检查发现左、前、后膜式壁上各有一根水冷壁管过烧。现场检查还发现锅筒内结垢厚约1.5mm，在远离集中下降管的锅筒底部两端积有大量垢渣，集箱内也积存大量垢渣。

3 事故原因分析

3.1排污管堵塞

割开下集箱封头，检查时发现设在左侧集箱上的排污管已被垢渣堵塞，左侧集箱和膜式壁中的水无法排出。

3.2汽水质量方面存在问题

检查2008年8月份的化验分析记录显示当时的汽水质量不合格,凝结水硬度高、锅水磷酸根低、电导率高；运行人员反映取样除盐水箱（即补给水）合格，而锅炉其它给水（锅炉给水由三路，一路来自补给水、一路来自尿素车间凝结水、一路来自汽机凝结水）电导率高、硬度、二氧化硅含量、pH时有不合格现象，给水水质不稳定。

据了解证实，2008年7月发现凝汽器泄漏，临时采用水泥掺上锯末封堵，未对泄露铜管彻底处理；尿素车间加热器经长时间运行，设备泄露也非常严重，锅炉蒸汽经加热器后，汽侧混入了大量工艺杂质，导致凝结水受到严重污染，这两路不合格的回水必然会引起锅炉严重结垢。

3.3 磷酸三钠质量不合格

为了防止锅炉内受热面水垢形成，需向炉内加磷酸盐进行处理，使进入锅炉水中的钙、

镁等离子形成一种不粘附在锅炉受热面上的水渣，随着锅炉排污排除。而运行人员反映有时磷酸三钠加上效果明显，分析锅水磷酸根合格；有时加上没有效果，磷酸根分析不出来，而电导率却上升至1000μS/cm以上，锅水电导率严重超标，失去了投加磷酸盐的意义，也就无法防止钙、镁等离子的沉积而形成水垢

综上所述，由于锅炉给水水质长期不合格，运行中又没有投加合格的磷酸三钠，使锅炉在长时间运行中生成了大量水垢，锅炉由于结垢使导热性能下降，管壁温度升高，局部长期过热给产生爆裂等事故埋下隐患（锅炉垢厚与管壁的温度关系如表），并且锅炉管壁结垢还会造成垢下腐蚀，降低炉管强度,通过对爆破的管子进行的硬度检测发现，被火面、向火面及破口处HB硬度在100~130HB之间，硬度值均远低于20号钢的156HB，易于引发爆管。

锅炉垢厚与管壁的温度的关系

在锅炉停炉、启动过程中，锅炉工况变化大，锅水品质与原运行状况有很大差别，加上水垢因热涨冷缩也易于脱落；脱落的水垢很容易在膜式壁管子弯管部位堆积，使水循环受到影响，进而加剧水垢生成，水垢越积越多甚至堵塞膜式壁管，最终导致过热爆管事故。

4、处理意见和建议

4.1全面检查锅炉水汽系统

对发现有鼓包、裂纹、过热、变形等情况的水冷壁管，应按有关规定处理；检查疏通排污管、水位表管、疏水管等，以保证畅通；过热器曾经爆过管，未查明爆管原因只做了简单处理，现又证实蒸汽品质长期不合格，建议对过热器进行割管检查，必要时进行清洗或换管。

4.2彻底检修凝汽器、加热器，防止凝结水被冷却水及其它杂质污染，保证凝结水品质

利用工业回水时，必须加强对工业回水的检测，当回水品质超标时，不经处理就不能作为给水进入锅炉；采取给水和凝结水系统的防腐措施，减少给水中的金属腐蚀产物；凝结水除盐处理，确保锅炉给水品质合格；装设锅水磷酸根含量的自动调节设备，利用锅水磷酸根测试仪表的输出信号控制加药泵，能自动、精确地维持锅水中磷酸根含量。

4.3为清除锅炉内的水垢，需要及时进行化学清洗

清洗可降低管壁温度，有效避免爆管事故和腐蚀穿孔，延长锅炉使用寿命。通过委托济宁新格瑞水处理有限公司化验室进行的垢样分析结果显示，水垢中含有碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐，及钙、镁、钠、铁、铜等成分，为难溶垢，因水垢成份比较复杂，汽水系统又可能含有未查明的堵塞管路，故必须委托有资质和电站锅炉化学清洗经验的清洗公司承担本次锅炉清洗钝化工作。清洗时首先用大流量的清水进行正反向冲洗，辅助于人工清理，保证所有管路畅通，然后根据小型试验结果，选择合适的清洗剂和缓蚀剂，反复进行酸洗-冲洗-碱煮转型-冲洗-酸洗，确保除垢率达标，清洗结束后进行钝化处理，整个清洗工作完成后要对清洗质量进行认真检查，确保合格后方可点炉运行。

4.4加强锅炉用药的管理

加强锅炉用药的管理，购买合格的高纯度磷酸三钠。

4.5加强锅炉水处理工作

做好汽水质量的检测与控制，保证汽水质量达标。加强对作业人员管理，强化责任意识，司炉人员与水处理化验人员之间应密切配合，锅内加药、连续排污和定期排污的操作应根据化验结果及时调整，运行人员发现异常情况后要及时上报，及时处理。

结论

根据济宁新格瑞水处理有限公司及济宁特检院意见和建议，使用单位进行了认真总结，并接受教训，重视了锅炉的运行管理和停运保护工作，针对本次事故积极进行了整改：更换了部分水冷壁管和过热器；检修了凝汽器；委托济宁新格瑞水处理有限公司对锅炉进行了化学清洗，化学清洗质量优良，除垢率达98%以上，钝化效果良好；加强了锅炉水处理工作和日常安全管理工作。从2008年12月底运行至今，锅炉运转一直安全经济平稳，未出现类似事故，取得了良好的效果。