关于某循环流化床锅炉排渣管故障的分析与改造

姜新雷 代庆华

摘要：针对某厂循环流化床锅炉启炉过程中，反复发生的排渣管水冷夹套拉裂事故进行了分析，找出了造成此事故根本原因，并提供了解决措施。经过实际验证最终帮助企业解决了该问题，为同类设备使用厂家避免发生该事故提供了借鉴。

关键词：排渣管、冷渣器、冷却夹套

一、设备基本情况

该循环流化床锅炉为国内某锅炉厂家生产设备，额定出力220t/h、额定汽压力9.8MPa、额定汽温540℃。该炉配备两台滚筒冷渣器用于控制床压及排放底渣，炉膛内底渣经过排渣管排入冷渣器，其落渣管设计上采用了水冷夹套型式，冷却夹套内水从水冷壁管引出再返回水冷壁系统内。

二、排渣管水冷夹套拉裂事故说明

该炉2018年4月和6月启炉过程中均发生排渣管水冷夹套拉裂事故，造成启炉过程被迫中断，两次拉裂位置均为1#冷渣器入口管道，拉裂处照片见图1。

三、事故原因分析

1.排渣管冷却夹套拉裂可能原因有以下几个方面：

1）施工质量不合格;

2）冷却管的材质有缺陷;

3）冷却夹套和冷却水管存在膨胀不一致，或冷却水管膨胀受阻。

2.存在可能性原因分析

1）该位置所用冷却夹套材质12Cr1MoVG，冷却水管材质为20G材质，焊接位置存在异种焊接问题，有焊接后热处理不当造成开裂问题可能性。但从实际情况分析：两次启炉前，均按照规程要求进行了相应的水压试验都正常。特别是第二次启炉前，对此位置重新焊接后进行了探伤结果未发现异常，进行水压试验时特别关注了该位置，并未发现有渗漏迹象。因此可排除该位置施工质量存在问题的可能性。

2）为确保冷却水管材质符合要求，在第一次停炉后对该部位20G冷却水管进行了局部更换，但启炉过程仍旧发生拉裂问题。故基本可以排除冷却水管材质有缺陷可能性。

3）从实际启炉过程分析，随着炉膛内部温度升高水冷壁管（含水冷夹套冷却水管）存在向下膨胀情况，但冷渣器为安装于固定水泥基础上设备不允许再向下膨胀。故设计上为满足炉膛整体向下膨胀，炉膛排渣管设计成插入冷渣器内的套管连接型式，排渣管可在冷渣器进渣管内上下自由伸缩（如图2所示）。

查看该炉冷渣器入口发现：1、区别于一般冷渣器进渣管的垂直设计，该炉设计成有一定倾斜角度进渣（见图3所示），排渣管向下膨胀过程同时存在向水平方向膨胀情况，极易造成膨胀受阻情况。2、冷渣器进口插板阀位于冷渣器进口管，而不是常规位于排渣管上面。此设计会造成启炉过程中充满渣料的排渣管向下膨胀力一直作用在进渣阀上，使得排渣管膨胀严重受阻。

另外，根据操作规程要求，启炉过程中为保证床料不流失，要求冷渣器处于停运状态并关闭入口插板阀。此情况会造成图3中位置1往上整个立管（高度约4.5米）全部有渣料存在，且渣料会堵塞排渣管和冷渣器进渣管的间隙，进一步加剧了膨胀受阻情况。

通过与运行管理人员了解，该炉自2014年投运以来多次发生冷渣器入口变形情况，分析均为冷渣器进渣进渣管膨胀受阻造成。

3.解决问题的方向

从前述分析来看，造成排渣管冷却夹套处反复拉裂的原因为：启炉中水冷壁管随着炉膛温度升高整体向下膨胀，但由于排渣管内部充满渣料使其膨胀受阻，冷却夹套未与水冷壁管同步向下膨胀，造成排渣管水冷夹套在冷却水接口焊缝处发生拉裂。基于此分析，要解决此问题需要从冷渣器进渣管合理膨胀入手。

四、处理的对应措施

根据前面解决问题分析，需对冷渣器进料管做技改以期能解决冷渣器进料管膨胀受阻问题。为此，经过与锅炉厂家对接，决定将冷渣器进料插板阀位置向上移动250mm。并修订锅炉运行规程，启炉过程中冷渣器进料插板阀关闭，冷渣器保持低速运行以防止插板阀下部积料。这样在启炉过程中，冷渣器处于运行状态，插板阀下排渣管内即使有渣料也会及时被排放，插板阀以下位置一直处于空管状态，不存在积料造成进料管膨胀受阻情况。从根本上解决锅炉排渣管膨胀受阻拉裂水冷夹套接管问题。

五、技改后运行情况

自2018年6月份技改以后，该炉启动过三次，整个启炉过程均正常，未再次发生因锅炉排渣管冷却水管拉裂造成故障停炉事故的发生。从三次启炉来看，技改达到了解决冷渣器进料管膨胀受阻问题的目的。

结束语

锅炉汽水系统内管道泄漏危害较大，出现类似问题管理人员要特别重视。同时汽水管道运行环境均较恶劣，造成泄漏原因通常又比较复杂，需要技术管理人员认真分析，找到问题的根本所在，才能从根源上对问题进行有效解决。

参考文献：

《锅炉原理》 周强泰 编著 中国电力出版社

《循环流化床锅炉设备及运行》杨建华编著 中國电力出版社