锅炉空气预热器联通箱钢板失效分析及对策

田继平 赵永东

中石油第二建设有限公司 甘肃兰州 730000

1 空气预热器的工作原理及出现的问题

1.1 空气预热器的工作原理

某石化公司动力厂新建75吨燃气蒸汽锅炉采用管式空气预热器。在管式空气预热器中，冷空气从下管箱进入，通过烟气加热经联通箱进入上管箱再加热，加热后的空气经过连接在上管箱上的风道进入炉膛[1]。

1.2 运行过程中出现的问题

在锅炉中交后进行煮炉阶段，锅炉正常运行24个小时以后，在联通箱的外侧垂直面上，明显出现了2处“人”字形裂缝。出现上述情况后，车间紧急停车，组织人员进行检查。经过检查后发现，钢板有明显撕裂现象，整个钢板表面，分布着许多不规则的细小裂纹，裂纹呈现出金属光泽，属于新裂纹，发现裂纹后及时经查阅了联通箱图纸。

经过查阅图纸，联通箱的主要参数如下表1所示：

表1 联通箱的主要参数表

2 联通箱钢板撕裂的原因分析

联通箱钢板撕裂后，经过现场检查综合分析，得到引起此钢板失效的以下几个原因：

2.1 利旧鼓风机的影响

锅炉用鼓风机为利旧鼓风机，其运行工况不太良好，噪音较大，并且壳体有比较严重震动；风门叶片有松动现象，吸风室为自制矩形吸风室，吸风室与风门连接段为直管段，没有过渡段。

2.2 联通箱转角处没有导流板

联通箱转角处无导流板，使得风力直接作用在联通箱钢板上，在长时间的风蚀作用下造成受力部分钢板的减薄。而联通箱外侧亦无加固措施，使得联通箱钢板大面积的发生震动[2]。

2.3 图纸设计的偏差

锅炉厂家图纸与烟风道设计图纸有出入。锅炉厂家按照新锅炉设计惯例使用4mm钢板，未考虑现场实际鼓风机工况。而设计院在设计烟风道时，综合考虑了现场情况，烟风道设计制造厚度为6mm。因此在锅炉厂家和设计院前期没有对接的情况下各自完成了设计，造成了锅炉厂家对联通箱钢板选用较薄，在实际使用过程中发现不能满足现场实际工况要求。

3 联通箱修复的方法和措施

对现场事故钢板进行取样分析，进行金属元素定量分析，金属材料化学成分分析见表2。

表2 钢板化学成分表

选取3块样品进行超声测厚，其数据见表3。

表3 钢板测厚数据表

经过对原联通箱钢板进行检测分析、对比，其结果满足锅炉厂家提供的图纸要求。

针对引起联通箱钢板失效的原因，制定出了相应的修复工艺，对整个联通箱的部分结构进行了变更设计，对引起钢板失效的其他因素进行了消除。

3.1 对鼓风机存在的问题进行复查

针对利旧鼓风机壳体震动严重的问题，机泵专业对鼓风机进行了检修。分别对联轴器之间的距离、转动部位采取检查、测量、复位等方法，对超标的部位专项检修、保养；联轴器的同心度进行从新测量找正，把各项数据控制在标准范围之内。

松动的风门叶片采取检查修复的方法，使风门叶片夹角符合设计要求，对叶片进行紧固，恢复其功能，减小了鼓风机壳体的震动。

3.2 对吸风室入口及风道与联通箱接口进行改造

吸风室入口的直管段经过设计方的同意进行技术改造，在原有的吸风室与风门的直管段连接处缩短直管段的长度，增加过渡段，减少风力挠动，减少了联通箱的震动，增强吸入风量，改善了鼓风机的效率[3]。

风道与联通箱接口处，由于风道设计院与锅炉厂家的图纸在前期未沟通，鼓风机基础与安装空气预热器的锅炉框架存在坐标的误差，使得鼓风机出口和下管箱入口竖直空间内偏差500mm，前期使用长度为700mm的斜管段进行连接。但此连接管道过短引起比较强烈的空气挠动，容易产生大的涡流，对联通箱的钢板形成冲击。现场两台设备基础无法调整，根据现场实际测量后将过渡段长度增加到1500mm，缓解了过渡引起的空气挠动，减少了空气涡流对联通箱钢板的冲击。

3.3 对连通箱的部分结构重新设计制作

联通箱的钢板厚度依据现场综合工况，对利旧鼓风机工况进行重新评估，最后经过与锅炉厂家和设计院的对接，依据设计院设计的图纸规定，使用6mm的钢板，制作了新的联通箱，更进一步增加联通箱的刚度。联通箱转角处加装导流板。用6mm的钢板在联通箱出入口处各增加一个导流板，导流板长度延伸到联通箱垂直段的中心线外侧，这样可以减少风力对联通箱端板的直接冲击，引导空气的流动方向，在不减少空气流量的前提下，尽量减小气流对联通箱钢板的冲击。

4 结语

对锅炉空气预热器做了针对性的改造以后，设备继续开车运行，至今锅炉运行稳定，锅炉空气预热器联通箱钢板未出现失效现象，问题得到解决。证明此解决办法有效可行，保障了锅炉的正常运行，为业主增加了效益，为同类设备检修积累了经验，具有借鉴意义。