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廢熱鍋爐的安全運行

文檔作者：徐揚群文檔來源：湖南省湘江氮肥廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月09日
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湖南省湘江氮肥徐揚群
近年來,工廠余熱利用受到普遍重視。廢熱鍋爐熱十分豐富,而且大多數(shù)是溫度高,顯熱大的高、中
作為一種特殊的熱回收設(shè)備,正日益廣泛地應(yīng)用在冶位余熱。例如,在冶金工業(yè)中,高爐及其它各種金屬
金、化工、石油化工、輕工、建材以及其它工業(yè)部門熔煉爐的護(hù)氣,其溫度一般為1500C左右,化工和石油
的企業(yè)。但是由于廢熱鍋爐種類繁多,工況復(fù)雜,化工企業(yè)中通過各種反應(yīng)器后的工藝氣體溫度一般為
不少管理人員缺乏有關(guān)的安全技術(shù)知識和實際運行經(jīng)300~1500C。尤其許多現(xiàn)代工業(yè)企業(yè),具有生產(chǎn)過
驗,以致廢熱鍋爐的事故時有發(fā)生。
程連續(xù)化和裝置大型化的特點,可以連續(xù)不斷地給廢
筆者意欲通過本文就有關(guān)廢熱鍋爐的安全問題談熱鋼爐提供各種溫度和壓力參數(shù)的廢熱。在生產(chǎn)實際
談看法,與讀者共同探討。
中,也有根據(jù)廢熱鍋爐在生產(chǎn)過程中的具體作用,將
什么是廢熱鍋爐
這類余熱回收設(shè)備叫做“急冷器”或“驟冷器”的。但是,
廢熱鍋爐也稱“余熱鍋爐”,工作原理和主要結(jié)構(gòu)只要是以工廠余熱為熱源的壓力蒸汽發(fā)生設(shè)備,都屬
與普通工業(yè)鍋爐沒有本質(zhì)區(qū)別。圖1所示的就是一種熱鍋爐的范疇。
較典型的廢熱鍋爐。
廢熱鍋爐的工況特點
1.高溫、高壓。普通工業(yè)鍋爐的燃燒過程一般都是
在常壓下進(jìn)行的,而廢然鍋爐則是以生產(chǎn)流程中的
工藝氣體的顯熱為熱源來產(chǎn)生蒸汽的。隨著現(xiàn)代工業(yè)
工藝氣進(jìn)口
生產(chǎn)規(guī)模的日益大型化,廢熱鍋爐正朝著大容量和高
2工藝氣體分配室
參數(shù)方向發(fā)展。大多數(shù)廢熱鍋爐無論氣側(cè)或水側(cè)都具
3.排污管
有較高的壓力,而其中相當(dāng)一部分是在高溫高壓下
4.雙套管
工作的。例如,合成氨工業(yè)廢熱鍋爐的氣側(cè)壓力低者
5.鍋殼
為150、250或320個大氣壓,高者可達(dá)527~1000個大
6.蛇形爐管
10
氣壓。氣側(cè)溫度視不同情況而定,一般為480~1350℃
7.集氣箱
在中型合成氨廠,合成塔中置式廢熱鍋爐可生產(chǎn)壓力
8.汽包體
12
9工藝氣出口
為25~40公斤厘米的中低壓蒸汽。而三十萬噸級的
10.爐內(nèi)降液管
合成氨廠,廢熱鍋爐則可產(chǎn)生壓力為105.5公斤/厘
1平衡管口
米、溫度為440℃的過熱蒸汽。由于廢熱鍋爐具有高
12.下降管
溫高壓的工況特性,結(jié)構(gòu)、布置、強度、材料等都比
13.環(huán)形管
普通于業(yè)鍋爐復(fù)雜得多,運行工況也復(fù)雜得多。
2.氣側(cè)腐燭。廢熱鍋爐是回收工藝氣體余熱的
廢熱爐結(jié)構(gòu)示意圖·裝置。由于高溫氣體的種類繁多。特別是化工和石油
化工生產(chǎn)中高溫工藝氣體的組分更為復(fù)雜,許多氣側(cè)
介質(zhì)中含有硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氫氣
然而,由于絕大多數(shù)廢熱鍋爐是利用企業(yè)生產(chǎn)過(H2)、氨(NH3)、氯化氫氣體(HCI)、硫化氫(H2S)、氯
程中的現(xiàn)成余熱作為熱源的,因此,在一般情況下,氣C2等腐蝕性極強的組分因此,廢熱鍋爐的腐
不具備普通工業(yè)鍋爐那種完整的燃燒設(shè)備。這是廢熱蝕問題較普通工業(yè)鍋爐嚴(yán)重得多。例如,當(dāng)含有水分
鍋爐結(jié)構(gòu)上最顯的特點。
和酸性氧化物的工藝氣體通過廢熱鍋爐的傳熱面放
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,可供廢熱鍋爐直接利用的余熱冷卻至露點時,會生成對金屬材料具有強烈腐蝕性
26一
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的酸霧或稀酸液膜,嚴(yán)重腐蝕鍋爐元件。含有氫氣的(3)廢熱鍋爐投運前,對所有承壓部件應(yīng)按有關(guān)
高溫高壓工藝氣體,還容易使鋼材發(fā)生“氫脆”斷裂。規(guī)定進(jìn)行水壓試驗。其水壓試驗數(shù)值如下表所示。
3.氣側(cè)介質(zhì)中含塵、含焦量大。化工與石油化工
生
廢熱鍋爐水壓試驗壓力表
產(chǎn)中的許多工藝氣體,含有大量粉塵。特別是由于固
工作壓力
試驗壓力
體流態(tài)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,進(jìn)一步提高了工藝氣體中名稱(公斤/厘米P(公斤米
的含塵量。例如,硫酸工業(yè)中的硫鐵礦沸騰燃燒爐產(chǎn)承壓件
<6
1.5P但不小于2
生的工藝氣體,礦渣粉塵的含量高達(dá)260毫克/米
承壓部件
6~12
P+3
如此大量的礦渣粉塵直接由工藝氣體帶入廢熱鍋爐,
對鍋爐的嚴(yán)重磨損是可想而知的。在石油裂解及重
油承壓部件
>121.25P
部分氧化法生產(chǎn)合成氨原料氣等工藝過程中工藝氣(4)廢熱鍋爐投運前,水側(cè)系統(tǒng)應(yīng)通過化學(xué)清洗
體中會夾帶大量油焦或粘結(jié)性很強的碳黑粒子。它們和煮爐,清除內(nèi)表面的鐵銹、油污和水垢。方法與普
的沉積會使廢熱鍋爐嚴(yán)重結(jié)焦,甚至堵塞鍋爐氣側(cè)通通工業(yè)鍋爐相同。
道。如果沒有適當(dāng)?shù)臓t體結(jié)構(gòu)或除灰、除焦裝置,廢2.廢熱鍋爐的運行控制原則(1由于廢熱鍋爐
熱鍋爐就無法長期正常運行。
的熱源是工藝氣體中的余熱,所以生產(chǎn)負(fù)荷的變化和
4.熱鍋爐的運行工況直接影響工藝流程。由于工藝氣體各參數(shù)的變化都會直接影響廢熱鍋爐的水循
廢熱鍋爐的各換熱部件都是分散或集中安裝在生產(chǎn)工環(huán),以及蒸汽的溫度、壓力和流量。因此,在通常情
藝流程中的,而且換熱面直接與工藝氣體接觸。因此況下,廢熱鍋爐的運行和工藝生產(chǎn)控制是聯(lián)鎖在一起
廢熱鍋爐的水側(cè)或氣側(cè)運行工況,通過傳熱面對工藝的,即廢熱鍋爐的運行控制必須以生產(chǎn)工藝條件
流程中的各種控制參數(shù)產(chǎn)生直接影響。廢熱鍋爐運行為前提,保證生產(chǎn)工藝的最佳狀。
工況的惡化會導(dǎo)致與其相連的各關(guān)聯(lián)設(shè)備工況的改(2)當(dāng)建立爐水循環(huán)有困難時,應(yīng)以調(diào)節(jié)工藝
變,甚至危及設(shè)備的安全,或使整個生產(chǎn)過程于氣體的流量為主。工藝氣體含塵量較高或含有焦?fàn)钗?
瘓狀態(tài)。
時,應(yīng)在保證工藝氣體流速的前提下,適當(dāng)放慢汽包升
5.具有化學(xué)性爆的危險廢熱鍋爐氣側(cè)介質(zhì)是溫、升壓速度,直到廢熱鍋爐建立良好的水循環(huán)、蒸
易燃易爆氣體,且氣體中的氧濃度達(dá)到爆炸極限并存汽參數(shù)合格為止
在火源時,極易發(fā)生猛烈的化學(xué)性爆炸。
(3)汽包水位是廢熱鍋爐安全運行的重要參數(shù)。
另外,氣側(cè)介質(zhì)的泄漏還可能引起中毒或窒息事供汽量大時,水位應(yīng)略高。供汽量小時,水位應(yīng)低
故。
些。但在任何情況下,不得超出最高和最低水位線,
度熱鍋爐的安全運行
正常水位的波動以不超過正常水位的土50毫米為原
I.廢熱鍋爐投運前的準(zhǔn)備工作。廢熱鍋爐投運前則因此,廢熱鍋爐給水流量的調(diào)節(jié)必須根據(jù)工藝氣
必須做好準(zhǔn)備工作,包括整個廢熱鍋爐系統(tǒng)的技術(shù)資體的流量、壓力、溫度以及用汽量的大小來確定。
料準(zhǔn)備,主體設(shè)備和輔助設(shè)備的安全檢查,爐內(nèi)的清3.度熱鍋爐運行中的典型事故與處理。(1)廢熱
理等內(nèi)容。具體要求如下
鍋爐排出的工藝氣體溫度超高或過低。流經(jīng)廢熱鍋爐
(1)運行管理人員應(yīng)熟悉廢熱鍋爐的技術(shù)性能,的工藝氣體,其進(jìn)出口溫度有嚴(yán)格的要求。造成出口
圖紙資料、操作規(guī)程與操作方法;了解廢熱鍋爐在整溫度超高的原因主要是:工藝氣體載熱急劇增大,過
個工藝生產(chǎn)中的特殊作用及地位、前后生產(chǎn)設(shè)備與廢多的熱量來不及被水吸收;廢熱鍋爐嚴(yán)重積灰、結(jié)
熱鍋爐之間的相互關(guān)系、開停爐過程中的調(diào)節(jié)手段及焦,使有效傳熱面積減少;水側(cè)管壁結(jié)垢嚴(yán)重,使傳
廢熱鍋爐與生產(chǎn)設(shè)備之間的安全聯(lián)鎖;掌握在異常情熱惡化;水側(cè)自然循環(huán)倍率降低或鍋爐嚴(yán)重缺水,形成
況下防止廢熱鍋爐事故的處理方法。
水循環(huán)障礙等等。解決這個問題的辦法是,在工藝上
(2)對新投運或經(jīng)檢修后重新投運的廢熱鍋爐,維持正常和均衡的氣體流量,調(diào)節(jié)并適當(dāng)增加上水
必須仔細(xì)檢查本體裝置及安全附件是否齊全和完好。加設(shè)爐除灰裝置以及加強水質(zhì)監(jiān)督而出口氣溫過
如爐體外部保溫層是否完整,設(shè)備支座是否固定牢低時,最穩(wěn)妥可靠的解決辦法是采用副線調(diào)節(jié)。即將
固,爐殼及其它設(shè)備連接法蘭是否嚴(yán)密,內(nèi)部受熱管,部分工藝氣體不經(jīng)廢熱鍋爐直接摻混于出口工藝氣體
上下集箱是否安裝好,上升管、下降管支撐是否齊中
全,所有傳動設(shè)備如供水加藥祝械是否經(jīng)過單機試車(2)鍋爐缺水、滿水。造成嚴(yán)重缺水和滿水的原
并運轉(zhuǎn)可靠,所有閥門開啟是否靈活,儀表檢測裝置因及處理方法與普通工業(yè)鍋爐相同。
是否試準(zhǔn)確、操作方便等等
(3)超壓。超壓的主要原因是運行人員違反運行
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我廠一臺WGZ65/39內(nèi)積灰是濕的。該爐在額定負(fù)荷下爐膛壓力為200毫
6型鍋爐,停爐檢查時米水柱。為了保證防爆門嚴(yán)密不漏,該爐采用密封性
發(fā)現(xiàn)了壁管泄漏。在標(biāo)高能良好的水封式防爆門(見圖2)。防爆門的動作壓力
17.2米的防爆門下方兩根
為250毫米水柱。由于防爆
水冷壁管上各有一條形狀
門的水封高度很小,施工時,
不規(guī)則的溝槽,每條溝槽
焊縫質(zhì)量不好,也未進(jìn)行認(rèn)
南
京內(nèi)都有一個黃豆大小的洞
真檢驗,造成水從防爆門筒
煉(見圖1)
體焊縫漏過,通過連接煙
油廠
該爐為微正壓爐,采
道,再經(jīng)水冷壁管漏入爐
封式防爆門簡體漏水
動用膜式水冷,管子為60
膛。水流經(jīng)煙灰后呈酸性,
力×5毫米,外觀檢查沒有
造成水冷壁管酸性腐蝕,逐
分發(fā)現(xiàn)管子變色、螨脹、裂圖1水冷壁管酸腐蝕泄漏漸引起破裂,造成泄漏。
紋等現(xiàn)象。因此,管子過
示意圖
原因查明后,我們將防
丁熱損壞不可能是由水質(zhì)不爆門筒體的焊縫全部補焊一遍,徹底消除漏點。由于
明好或水循環(huán)不良引起的。膜式水冷壁更換管子比較困難,而且管子本身沒有超
舫
該爐為中壓爐,汽包溫過熱,所以采用了將損壞處打磨出金屬光澤后再補
陳
的額定工作壓力為43公焊的方法。
桂斤/厘米2(表壓)。這個等
枝級的鍋爐的水冷壁管,通
常采用60×3.5毫米或
冷
60×3毫米的子,而
2汽包
該爐的管子為d605毫
3.連接煙道
4.水封式防爆門
米,強度裕量很大。從溝
槽彎曲、表面光滑、子
位置
圖2水封式防爆
沒有變形來看,水冷壁管泄漏也不可能是外力造成的。
門示意圖
爐膛里的煙氣流速較低,煙氣中灰分對水冷壁管
的磨損可忽略不計,而且損壞僅局限在兩根水冷壁管
上。可見,水冷壁管的泄漏也不是由磨損引起的。
運行兩年來,情況良好。
排除上述泄漏原因的可能性以后,我們進(jìn)而從外水封式防爆門密封性能良好,有不少鍋爐,尤其是
部腐蝕找原因。
微正壓鍋爐采用較多。因此,安裝時確保焊接質(zhì)量,
根據(jù)溝槽的形狀可以明顯看出,它是水流經(jīng)管子定期檢查防爆門筒體,防止產(chǎn)生漏水,對確保安全生
留下的痕跡。檢查時也發(fā)現(xiàn)防爆門與爐膛的連接煙道產(chǎn)是極為重要的。
~~~~~~~~~~
操作規(guī)程,擅自提壓或憋壓;運行人員不負(fù)責(zé)任,工循環(huán);有的廢熱鍋爐在升溫升壓過程中,也很難建立
況和參數(shù)起變化時不及時調(diào)整:壓力表、安全閥失靈水循環(huán)結(jié)果會因高溫工藝氣體的導(dǎo)入使管壁超溫
等等。廢熱鍋爐發(fā)生超壓,在排除人為因素之后應(yīng)爆破。解決的措施是在運行中采取注入調(diào)溫和強制循
嚴(yán)格檢查各安全附件。安全閥已動作,但壓力表仍繼環(huán)
續(xù)上升,此時,應(yīng)采取緊急停爐措施,以防止因超壓
(6)氣通道堵塞或結(jié)焦。夾帶大量粉塵或碳黑微
引起的廢熱鍋爐爆炸。
粒的工藝氣體進(jìn)入廢熱鍋爐,由于流通截面的改變,
(4)汽水共膦。玻璃液位計內(nèi)爐水上下,爐可使塵?；蛱己谖⒘Ｔ跉怏w通道內(nèi)沉積下來,形成堵
水起泡沫,并劇烈波動,蒸汽帶水量大,管道內(nèi)發(fā)生塞或結(jié)焦,致使傳熱效率降低、工藝氣體出口溫度超
水沖擊等現(xiàn)象,稱汽水共騰。造成汽水共騰的主要原因高,水循環(huán)惡化。輕度的堵塞可采取加大工藝氣體流
是排污不當(dāng)或水質(zhì)含鹽量大。處理辦法是加強排污,速的辦法來吹通。比較嚴(yán)重時采用升壓—降壓的辦
適當(dāng)降低水位和改善水質(zhì)
法,可使焦垢熱脹冷縮面自動脫落。當(dāng)積灰和結(jié)焦十
(5)水循環(huán)障。有的廢熱銅爐(特別是高溫高分嚴(yán)重時,應(yīng)停爐處理,采用化學(xué)或機械的辦法全面
壓廢熱鍋爐),汽水重度差較小,不易建立良好的水清洗氣流通道。
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