CDQ锅炉水冷壁管泄漏原因分析及对策

张　芳（马钢煤焦化公司，安徽`马鞍山`243000）

CDQ锅炉水冷壁管泄漏原因分析及对策

张芳
（马钢煤焦化公司，安徽`马鞍山`243000）

对干熄焦锅炉运行中出现的水冷壁管泄漏问题进行了分析与讨论，并提出整改方案。

干熄焦锅炉；水冷壁；泄漏

一、泄漏情况

马钢4号CDQ锅炉（图1）自2013年12月起连续5次出现水冷壁角部管泄漏，严重影响安全生产，为此，对其进行了分析与讨论，并提出整改方案。

二、4号CDQ锅炉水冷壁管泄漏情况统计

4号CDQ锅炉水冷壁管泄漏情况统计如表1所示。

三、原因分析

1.4号CDQ锅炉入口的膨胀与密封问题

锅炉本体处于循环气体的负压区，对密封要求较严，不允许漏空气进去。设计采用全膜式壁的轻型炉墙，以最大限度降低漏风，锅炉顶部采用折边板和小的密封罩内衬耐火浇注料的形式进行密封；与高温膨胀节之间采用钢框架连接（全钢板密封，内衬耐火浇注料）。为解决锅炉入口膨胀问题，设计主要采用高温膨胀节来吸收各方膨胀量。同时配套以下细节。

图1　锅炉外观图

表1

（1）锅炉入口的钢框架内部浇注料留有膨胀缝。

（2）锅炉入口钢框架与水冷壁之间采用大法兰连接，大法兰螺栓孔采用长椭圆孔，留有膨胀余地。

（3）左右侧墙的第一根水冷壁管外包裹硅酸铝纤维薄毡（3mm），然后再填充耐火浇注料，现场检查发现：安装单位没有包裹硅酸铝纤维薄毡而直接充填浇注料，影响了第一根管子的自由膨胀。

（4）锅炉水冷壁鳍片顶部中间部位留有消除应力的膨胀缝，而左右墙第一根管子与前后墙相连的鳍片因为是在现场拼接，施工图纸未做任何交代，因此此处大多被直接满焊，未留有消除应力的圆弧过度或膨胀缝。

（5）2012年，4号CDQ锅炉入口连接钢框架内部浇注料出现开裂、脱落，密封钢板因直接接触到高温烟气过热变形而开裂，迫于保产压力无法停炉修复浇注料，只是在外面加装了一块密封钢板（板内填充浇注料），这一临时措施解决了密封问题，却影响了大法兰的膨胀。

（6）2014年6月9日定修时，发现高温膨胀节内部浇注料已大面积脱落，钢板变形开裂，迫于保产无法停炉修复，采取在外面又加装一层膨胀节来解决密封问题。现场对比测量4号炉、5号炉高温膨胀节宽度，数据如下。①高温膨胀节顶部宽度：4号炉右墙850mm，左墙840mm；5号炉左右墙均为810mm；②高温膨胀节底部宽度：4号炉800mm，5号炉780mm。4号炉高温膨胀节宽度明显大于5号炉，且右墙与左墙宽度偏差严重超标。

（7）4号CDQ锅炉右墙入口连接钢框架吊杆呈歪斜受力状态，其余各CDQ锅炉入口连接钢框架吊杆均呈自由垂直受力状态。说明此处给锅炉水冷壁施加了巨大压力。

2.泄漏管段割管取样检测

（1）宏观检查：鳍片焊接成形差，管子无胀粗、变形，管壁颜色正常，内壁沿管纵向存在密集型裂纹，且向上下延伸。

（2）厚度检测：无明显减薄。

（3）硬度检测：沿管子周向硬度值不均匀，85～184HB。

（4）金相分析：管外壁母材存在带状组织1级，内壁母材存在带状组织2～3级；组织不均匀（图2）。

综上所述，造成此处泄漏主要有以下原因：①管材缺陷；锅炉水冷壁管冷热温度交替变化导致在带状组织边缘产生裂纹。特别是在紧急停炉放水抢修、之后又紧急进水开炉的状况下，左右墙第一根管因为包裹着耐火浇注料，温度来不及降下来，先放水再进水，导致温度梯度变化大，易在受力复杂、管材又含有带状组织、组织不均匀、硬度值偏差大的部位产生裂纹；②此处属于各方连接部位，受力结构复杂，施工图纸未能明示此处应留消除应力的圆孔或缝隙；③施工单位未按图施工，省略了包裹在第一根管子外边的硅酸铝纤维薄毡，而直接充填浇注料，影响了第一根管子的自由膨胀；④鳍片焊接成形差造成的应力集中；⑤锅炉入口钢框架内部浇注料开裂脱落，从外部采取的加固密封措施影响了大法兰的膨胀，高温膨胀节的宽度偏差超标和锅炉入口右墙钢框架吊杆的歪斜受力，均说明4 号CDQ锅炉入口处存在较严重的膨胀问题，这些都加剧了水冷壁角部管承受交变的热应力。

图2　管内壁带状组织

四、措施

按对生产影响最小、经济损失最小、安全可控原则确立以下3种整改方案。

方案一：在公司全力保高炉生产的大背景下，尽最大努力降低左墙第一根管一旦泄漏给生产秩序带来冲击。采取严格的保产监控措施，及时调整炉况，维护好设备，尽量保持生产均衡稳定。力争能坚持到2015年的3月过完冬，申请40h计划检修，按右墙第一根管的体外循环办法，再敷设一路除盐水管道去左墙，封堵该管与上下集箱的接口，通除盐冷却水进行体外循环。目前辅助循环除盐水管路已敷设到位，随时做好执行封堵作业的准备。

方案二：等待机会检修，更换左右墙第一根水冷壁管。准备好水冷壁管及其支撑板和挡板备件，耐火浇注料、硅酸铝纤维薄毡、高温螺栓螺母等材料，等待大的机会检修，更换左右墙受损管道，恢复系统原设计状态，检修需10天，建议考虑同期更换高温膨胀节。

方案三：2015年年底前申请大修，彻底排除系统隐患。既已发现该管材存在带状组织，不排除其他水冷壁管也存在同样缺陷的可能性，等新区6号CDQ工程投产后，建议申请4号CDQ锅炉大修，抽查一部分水冷壁、过热器、省煤器、蒸发器管段，拆除锅炉入口密封挡板及浇注料，严格按规范重新进行浇筑，整改完善现有膨胀与密封设计，彻底解决系统问题。

KT223.3+1

B

1671-0711（2015）09-0066-02

（2014－12－29）