1 概況
我市某香料化工廠一臺DZL4—l.25—AⅡ型蒸汽鍋爐2002年10月投用后，不到一年時間就發(fā)生了水冷壁爆管。2003年8月11日現(xiàn)場檢查，筆者發(fā)現(xiàn)爆破口位于右側(cè)爐門旁第11根水冷壁管的彎曲部位(該爐為偏鍋筒，結(jié)構(gòu)緊湊，爐膛布滿水冷壁，故在爐門處采用彎管以防遮擋爐門口)．爆口為縱向破裂．其斷面較為銳利。管內(nèi)壁附著層厚約0.5mm的薄垢破口的上下兩頭堵滿片狀散垢．與該管相連的右側(cè)集箱有大量脫落的散垢堆積，鍋筒底部也有少量的散垢渣雜。
2 原因分析
筆者認為水循環(huán)故障是導(dǎo)致該水冷壁管短期過熱爆管的主要原因。
(1)該爐為自然循環(huán)鍋爐。不同溫度的工質(zhì)具有不同的重度，其差異形成的推動力是水循環(huán)的動力，即工質(zhì)在下降管中的重度比在水冷壁中的大，其差異形成的動力克服了工質(zhì)上升和下降的流動阻力，這樣就利用其自然特性形成了水循環(huán)。工質(zhì)在循環(huán)中吸收受熱面壁的熱量，既降低了受熱面壁的溫度，防止受熱面壁超溫，保證受熱面的使用壽命，又成為具有一定品質(zhì)的蒸汽，從而使鍋爐的功能得以實現(xiàn)。
(2)該爐在運行過程中，因水處理工作的不規(guī)范而產(chǎn)生的水垢渣塊，堆積在鍋筒底部，在水循環(huán)動力的作用下，隨鍋水一起被吸入下降管中，并被帶到集箱，其中質(zhì)量較重、顆粒較大的散垢雜在重力、慣性的作用下，沉積在集箱底部，并用不斷堆積成小山丘狀，從而減少了工質(zhì)進入水冷壁管的流通面積，據(jù)流體力學(xué)理論可知，此處工質(zhì)的流速增大，靜壓減少，導(dǎo)致水冷壁管進口壓力降低，水循環(huán)減弱。
（3）隨下降管鍋水帶入集箱的水垢渣中質(zhì)量較輕，呈薄處狀的散垢，會漂浮在流動的鍋水中，隨著水循環(huán)從集箱進入水冷壁管中．當流動到水冷壁管的彎曲部位時，在散垢重力和摩擦阻力的作用下，開始停滯積聚在該處，這樣一方面使鍋水的流動阻力進一步增大，工質(zhì)的流速趨緩；另一方面隨著散垢數(shù)量的不斷增加，水冷壁管中的流通面積不斷減小，直至完全堵死。這樣，該處的工質(zhì)流速逐步趨于零，即產(chǎn)生了水循環(huán)停滯現(xiàn)象，這時，該水冷壁管處于膜式沸騰，其彎管部位處于干燒狀態(tài)，從而導(dǎo)致管壁溫度急劇升高，形成短時過熱爆管。
3 修換處理
因該水冷壁管爆管除彎管部分存在破口和不同程度的脹粗外，其它部分未見異常，故決定割換變形的管段。根據(jù)有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標準的要求，割換管段的起止部位選在直管段上，為從變形彎管的兩端彎曲起點向上和向下各延伸50mm，割換管段的實長約720mm。原水冷壁管采用符合GB3087的20#管，規(guī)格ф57mm×3.5mm。
(1)彎管制作。取與原爐管性質(zhì)、規(guī)格相同的新管1根，用彎管機冷彎成與割換下的管段大致相同的形狀，并保證彎管的橢圓度、波浪度和壁厚減薄量等符合有關(guān)要求，且表面無重皮、裂紋等缺陷。
(2)焊接修復(fù)。將對接的新舊管口磨平整并制成符合要求的坡口，由具有相應(yīng)資質(zhì)的焊工按表1規(guī)范進行焊接。
表1 焊接規(guī)范
見表
（3）焊后檢查。焊后對兩對接頭按照有關(guān)要求進行焊縫外觀、MT、PT檢驗和通球試驗，結(jié)果合格。
4 防止措施
（1）對鍋爐進行一次人工人和機械除垢，徹底去除鍋筒底部、集箱內(nèi)的散垢渣雜，并用軟管從上向下、大水量、高水壓沖洗附在水冷壁管上的散垢。
（2）加強鍋爐水處理的管理作業(yè)，嚴格水處理工藝紀律，使鍋爐水質(zhì)符合GB1576《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標準要求，防止鍋爐結(jié)垢。
（3）日常運行中做好鍋爐定期排污工作，及時排除鍋筒和集箱中的散垢渣雜。每次停爐檢修時，再按前述方法對鍋爐進行徹底除垢去雜。
采取以上措施后，鍋爐至今已運行一年多，未發(fā)現(xiàn)水冷壁管出現(xiàn)異常。
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