锅炉烟管泄漏事故的原因分析及预防措施①

摘 要:锅炉烟管因腐蚀穿孔发生泄漏,本文通过对该锅炉烟管发生穿孔、泄漏失效的实际情况和以往的运行状况,分析其发生腐蚀穿孔的原因,并提出了相应的预防措施。

关键词:锅炉 烟管 腐蚀 穿孔

中图分类号:TK223文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)04(b)-0105-01

某酒店一台额定蒸发量为2t/h的卧式内燃烟火管燃气蒸汽锅炉(型号为WNS-1.0-QT)额定压力1.0MPa,使用压力0.8MPa,制造日期2006年12月,于2007年5月投入使用。在2011年1月进行例行停炉检查时,发现该炉后管板有泄漏痕迹,前管板处部分烟管被堵塞。经检查发现烟管发生穿孔泄漏。

1 检验及分析

1.1 内部检验

对该锅炉进行内部检验发现:管板有泄漏痕迹(如图1),烟管外表面普遍结垢,部分烟管内有白色结晶物质,且这些烟管的大部分流通面积已经被结晶物质堵塞(如图2),中部发生穿孔(如图3、图4),进一步检验发现烟管未发生弯曲变形,也没有超温过烧的痕迹。

1.2 运行调查

该蒸汽锅炉的用途为酒店洗衣场日常用汽、通过热交换器负责日常生活用水的加热以及提供空调系统的热源。全年运行状态为间歇使用,每年合计运行期约6～7个月,运行期间蒸汽压力保持范围为0.7MPa～0.8MPa。该锅炉运行的前3年一直采用冷凝水回用。同时,锅炉运行管理松懈,平时对水处理工作比较忽视,排污不正常。

1.3 资料调查

该台锅炉产品出厂资料,质量证明书齐全,材质明确,锅炉的定期检验报告水质监测报告齐全。该锅炉结构紧凑,水容积比较小,单位面积蒸发量较大,因此炉水在局部区域较易浓缩。

1.4 原因分析

(1)氧腐蚀分析。

锅炉额定蒸汽压力≤1.0MPa时,炉水中溶解氧浓度≤0.1mg/L,当溶解氧浓度超过这个限制时就有可能发生金属腐蚀。其机理是铁和氧形成两个电极,组成腐蚀电池,在腐蚀电池中铁的电位总是比氧的电极电位低,所以铁是电池的阳极,锅水是一种有极性的电解质,在水的极性分子的吸引下,钢材表面的一部分铁原子,开始移入锅水而成为带正电的铁离子,而钢材上保留多余的电子带负电荷。若铁离子不断进入锅水,则使钢管上逐渐出现坑洞,产生了腐蚀。

由于该锅炉运行的前3年一直采用冷凝水回用,则极有可能导致溶解氧超标。冷凝水中氧气的来源有二个,一是蒸汽中含有一定量的氧气,即锅炉给水除氧设备运行效果不理想,或运行管理不善会含有一定的氧气,含有氧气的给水进入锅炉后,氧气会随着水的蒸发进入水蒸汽中。冷凝水中氧气的另一个来源是在其输送过程中溶入空气中的氧气。确切地说,该酒店的给水未进行有效除氧,而且冷凝水回收系统为开式系统,冷凝水箱有一呼吸孔直通大气;当水箱液位上升时,水箱内的气体排入大气,当水箱液位下降时,水箱外的的气体进入水箱内,由于水箱内的气体中氧气的浓度与水箱外空气中氧气的浓度存在较大的浓度差,随着冷凝水箱的呼吸,大气中氧气不断进入冷凝水箱。所以锅水中溶解氧超标主要是冷凝水回用所致。

(2)氯腐蚀。

氯离子交换对金属腐蚀率很高,这是由于氯离子半径小,而且是典型的活化阴离子,在具有溶解氧存在时,更具有活性。随着锅炉的运行,如果锅水的含盐量增加,氯离子浓度不断升高,氯离子在锅炉底部、烟管及水循环较弱的地方,就会出现较多的沉积物,这些沉积物以CaC12、MgC12为主。当氧腐蚀发生后,金属不断溶解,腐蚀坑内金属阳离子不断增加,为维持电荷平衡,水中的氯离子不断向腐蚀坑内迁移,使坑内氯离子浓度不断升高,使腐蚀不断加剧。

(3)综合分析。

对烟管内的白色结晶物质采用化学实验的方法进行分析发现该物质主要是锅水中溶解的盐分,应该是锅水漏进烟管后,经高温烟气加热,水分蒸发后锅水中的盐分结晶沉淀在烟管中形成的,管端的泄漏痕迹为锅水渗出所致。根据水质分析报告、运行状况和泄漏结果的分析,可以判定:该锅炉在运行过程中应该处于溶解氧含量和氯离子浓度超标的状态,这起烟管穿孔泄漏的原因应是氧腐蚀和氯腐蚀共同作用的结果。

2 预防措施

加强运行管理,严守运行纪律。司炉人员必须严格执行各项锅炉及锅炉房的运行操作规程和工艺纪律。重点应做好以下三点:(1)对锅炉给水做好除氧工作,必要时配备除氧器,除氧剂的投入要严格按规定,确保除氧效果。(2)取消冷凝水回用,或对冷凝水进行回用前除氧。(3)对锅炉给水进行除氯,运行中合理及时排污,保证锅水的含盐量在合格标准内,尤其是采用了化学加药的方法后,排污的重要性更加明显。

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