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废热锅炉的安全运行

文档作者: 徐扬群        文档来源: 湖南省湘江氮肥厂
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更新时间: 2021年03月09日
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Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Lto 湖南省湘江氮肥徐扬群 近年来,工厂余热利用受到普遍重视。废热锅炉热十分丰富,而且大多数是温度高,显热大的高、中 作为一种特殊的热回收设备,正日益广泛地应用在冶位余热。例如,在冶金工业中,高炉及其它各种金属 金、化工、石油化工、轻工、建材以及其它工业部门熔炼炉的护气,其温度一般为1500C左右,化工和石油 的企业。但是由于废热锅炉种类繁多,工况复杂,化工企业中通过各种反应器后的工艺气体温度一般为 不少管理人员缺乏有关的安全技术知识和实际运行经300~1500C。尤其许多现代工业企业,具有生产过 验,以致废热锅炉的事故时有发生。 程连续化和装置大型化的特点,可以连续不断地给废 笔者意欲通过本文就有关废热锅炉的安全问题谈热钢炉提供各种温度和压力参数的废热。在生产实际 谈看法,与读者共同探讨。 中,也有根据废热锅炉在生产过程中的具体作用,将 什么是废热锅炉 这类余热回收设备叫做“急冷器”或“骤冷器”的。但是, 废热锅炉也称“余热锅炉”,工作原理和主要结构只要是以工厂余热为热源的压力蒸汽发生设备,都属 与普通工业锅炉没有本质区别。图1所示的就是一种热锅炉的范畴。 较典型的废热锅炉。 废热锅炉的工况特点 1.高温、高压。普通工业锅炉的燃烧过程一般都是 在常压下进行的,而废然锅炉则是以生产流程中的 工艺气体的显热为热源来产生蒸汽的。随着现代工业 工艺气进口 生产规模的日益大型化,废热锅炉正朝着大容量和高 2工艺气体分配室 参数方向发展。大多数废热锅炉无论气侧或水侧都具 3.排污管 有较高的压力,而其中相当一部分是在高温高压下 4.双套管 工作的。例如,合成氨工业废热锅炉的气侧压力低者 5.锅壳 为150、250或320个大气压,高者可达527~1000个大 6.蛇形炉管 10 气压。气侧温度视不同情况而定,一般为480~1350℃ 7.集气箱 在中型合成氨厂,合成塔中置式废热锅炉可生产压力 8.汽包体 12 9工艺气出口 为25~40公斤厘米的中低压蒸汽。而三十万吨级的 10.炉内降液管 合成氨厂,废热锅炉则可产生压力为105.5公斤/厘 1平衡管口 米、温度为440℃的过热蒸汽。由于废热锅炉具有高 12.下降管 温高压的工况特性,结构、布置、强度、材料等都比 13.环形管 普通于业锅炉复杂得多,运行工况也复杂得多。 2.气侧腐烛。废热锅炉是回收工艺气体余热的 废热炉结构示意图·装置。由于高温气体的种类繁多。特别是化工和石油 化工生产中高温工艺气体的组分更为复杂,许多气侧 介质中含有硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氢气 然而,由于绝大多数废热锅炉是利用企业生产过(H2)、氨(NH3)、氯化氢气体(HCI)、硫化氢(H2S)、氯 程中的现成余热作为热源的,因此,在一般情况下,气C2等腐蚀性极强的组分因此,废热锅炉的腐 不具备普通工业锅炉那种完整的燃烧设备。这是废热蚀问题较普通工业锅炉严重得多。例如,当含有水分 锅炉结构上最显的特点。 和酸性氧化物的工艺气体通过废热锅炉的传热面放 在现代工业生产中,可供废热锅炉直接利用的余热冷却至露点时,会生成对金属材料具有强烈腐蚀性 26一 C1994-2006 China Ace Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Lto 的酸雾或稀酸液膜,严重腐蚀锅炉元件。含有氢气的(3)废热锅炉投运前,对所有承压部件应按有关 高温高压工艺气体,还容易使钢材发生“氢脆”断裂。规定进行水压试验。其水压试验数值如下表所示。 3.气侧介质中含尘、含焦量大。化工与石油化工 生 废热锅炉水压试验压力表 产中的许多工艺气体,含有大量粉尘。特别是由于固 工作压力 试验压力 体流态化技术的广泛应用,进一步提高了工艺气体中名称(公斤/厘米P(公斤米 的含尘量。例如,硫酸工业中的硫铁矿沸腾燃烧炉产承压件 <6 1.5P但不小于2 生的工艺气体,矿渣粉尘的含量高达260毫克/米 承压部件 6~12 P+3 如此大量的矿渣粉尘直接由工艺气体带入废热锅炉, 对锅炉的严重磨损是可想而知的。在石油裂解及重 油承压部件 >121.25P 部分氧化法生产合成氨原料气等工艺过程中工艺气(4)废热锅炉投运前,水侧系统应通过化学清洗 体中会夹带大量油焦或粘结性很强的碳黑粒子。它们和煮炉,清除内表面的铁锈、油污和水垢。方法与普 的沉积会使废热锅炉严重结焦,甚至堵塞锅炉气侧通通工业锅炉相同。 道。如果没有适当的炉体结构或除灰、除焦装置,废2.废热锅炉的运行控制原则(1由于废热锅炉 热锅炉就无法长期正常运行。 的热源是工艺气体中的余热,所以生产负荷的变化和 4.热锅炉的运行工况直接影响工艺流程。由于工艺气体各参数的变化都会直接影响废热锅炉的水循 废热锅炉的各换热部件都是分散或集中安装在生产工环,以及蒸汽的温度、压力和流量。因此,在通常情 艺流程中的,而且换热面直接与工艺气体接触。因此况下,废热锅炉的运行和工艺生产控制是联锁在一起 废热锅炉的水侧或气侧运行工况,通过传热面对工艺的,即废热锅炉的运行控制必须以生产工艺条件 流程中的各种控制参数产生直接影响。废热锅炉运行为前提,保证生产工艺的最佳状。 工况的恶化会导致与其相连的各关联设备工况的改(2)当建立炉水循环有困难时,应以调节工艺 变,甚至危及设备的安全,或使整个生产过程于气体的流量为主。工艺气体含尘量较高或含有焦状物 痪状态。 时,应在保证工艺气体流速的前提下,适当放慢汽包升 5.具有化学性爆的危险废热锅炉气侧介质是温、升压速度,直到废热锅炉建立良好的水循环、蒸 易燃易爆气体,且气体中的氧浓度达到爆炸极限并存汽参数合格为止 在火源时,极易发生猛烈的化学性爆炸。 (3)汽包水位是废热锅炉安全运行的重要参数。 另外,气侧介质的泄漏还可能引起中毒或窒息事供汽量大时,水位应略高。供汽量小时,水位应低 故。 些。但在任何情况下,不得超出最高和最低水位线, 度热锅炉的安全运行 正常水位的波动以不超过正常水位的土50毫米为原 I.废热锅炉投运前的准备工作。废热锅炉投运前则因此,废热锅炉给水流量的调节必须根据工艺气 必须做好准备工作,包括整个废热锅炉系统的技术资体的流量、压力、温度以及用汽量的大小来确定。 料准备,主体设备和辅助设备的安全检查,炉内的清3.度热锅炉运行中的典型事故与处理。(1)废热 理等内容。具体要求如下 锅炉排出的工艺气体温度超高或过低。流经废热锅炉 (1)运行管理人员应熟悉废热锅炉的技术性能,的工艺气体,其进出口温度有严格的要求。造成出口 图纸资料、操作规程与操作方法;了解废热锅炉在整温度超高的原因主要是:工艺气体载热急剧增大,过 个工艺生产中的特殊作用及地位、前后生产设备与废多的热量来不及被水吸收;废热锅炉严重积灰、结 热锅炉之间的相互关系、开停炉过程中的调节手段及焦,使有效传热面积减少;水侧管壁结垢严重,使传 废热锅炉与生产设备之间的安全联锁;掌握在异常情热恶化;水侧自然循环倍率降低或锅炉严重缺水,形成 况下防止废热锅炉事故的处理方法。 水循环障碍等等。解决这个问题的办法是,在工艺上 (2)对新投运或经检修后重新投运的废热锅炉,维持正常和均衡的气体流量,调节并适当增加上水 必须仔细检查本体装置及安全附件是否齐全和完好。加设炉除灰装置以及加强水质监督而出口气温过 如炉体外部保温层是否完整,设备支座是否固定牢低时,最稳妥可靠的解决办法是采用副线调节。即将 固,炉壳及其它设备连接法兰是否严密,内部受热管,部分工艺气体不经废热锅炉直接掺混于出口工艺气体 上下集箱是否安装好,上升管、下降管支撑是否齐中 全,所有传动设备如供水加药祝械是否经过单机试车(2)锅炉缺水、满水。造成严重缺水和满水的原 并运转可靠,所有阀门开启是否灵活,仪表检测装置因及处理方法与普通工业锅炉相同。 是否试准确、操作方便等等 (3)超压。超压的主要原因是运行人员违反运行 27 01994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing house. all rights reserved. http:/hww.cnki.ner 标准分享网ww www. bzfxw. com,com免费下载 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd. 我厂一台WGZ65/39内积灰是湿的。该炉在额定负荷下炉膛压力为200毫 6型锅炉,停炉检查时米水柱。为了保证防爆门严密不漏,该炉采用密封性 发现了壁管泄漏。在标高能良好的水封式防爆门(见图2)。防爆门的动作压力 17.2米的防爆门下方两根 为250毫米水柱。由于防爆 水冷壁管上各有一条形状 门的水封高度很小,施工时, 不规则的沟槽,每条沟槽 焊缝质量不好,也未进行认 南 京内都有一个黄豆大小的洞 真检验,造成水从防爆门筒 炼(见图1) 体焊缝漏过,通过连接烟 油厂 该炉为微正压炉,采 道,再经水冷壁管漏入炉 封式防爆门简体漏水 动用膜式水冷,管子为60 膛。水流经烟灰后呈酸性, 力×5毫米,外观检查没有 造成水冷壁管酸性腐蚀,逐 分发现管子变色、螨胀、裂图1水冷壁管酸腐蚀泄漏渐引起破裂,造成泄漏。 纹等现象。因此,管子过 示意图 原因查明后,我们将防 丁热损坏不可能是由水质不爆门筒体的焊缝全部补焊一遍,彻底消除漏点。由于 明好或水循环不良引起的。膜式水冷壁更换管子比较困难,而且管子本身没有超 舫 该炉为中压炉,汽包温过热,所以采用了将损坏处打磨出金属光泽后再补 陈 的额定工作压力为43公焊的方法。 桂斤/厘米2(表压)。这个等 枝级的锅炉的水冷壁管,通 常采用60×3.5毫米或 冷 60×3毫米的子,而 2汽包 该炉的管子为d605毫 3.连接烟道 4.水封式防爆门 米,强度裕量很大。从沟 槽弯曲、表面光滑、子 位置 图2水封式防爆 没有变形来看,水冷壁管泄漏也不可能是外力造成的。 门示意图 炉膛里的烟气流速较低,烟气中灰分对水冷壁管 的磨损可忽略不计,而且损坏仅局限在两根水冷壁管 上。可见,水冷壁管的泄漏也不是由磨损引起的。 运行两年来,情况良好。 排除上述泄漏原因的可能性以后,我们进而从外水封式防爆门密封性能良好,有不少锅炉,尤其是 部腐蚀找原因。 微正压锅炉采用较多。因此,安装时确保焊接质量, 根据沟槽的形状可以明显看出,它是水流经管子定期检查防爆门筒体,防止产生漏水,对确保安全生 留下的痕迹。检查时也发现防爆门与炉膛的连接烟道产是极为重要的。 ~~~~~~~~~~ 操作规程,擅自提压或憋压;运行人员不负责任,工循环;有的废热锅炉在升温升压过程中,也很难建立 况和参数起变化时不及时调整:压力表、安全阀失灵水循环结果会因高温工艺气体的导入使管壁超温 等等。废热锅炉发生超压,在排除人为因素之后应爆破。解决的措施是在运行中采取注入调温和强制循 严格检查各安全附件。安全阀已动作,但压力表仍继环 续上升,此时,应采取紧急停炉措施,以防止因超压 (6)气通道堵塞或结焦。夹带大量粉尘或碳黑微 引起的废热锅炉爆炸。 粒的工艺气体进入废热锅炉,由于流通截面的改变, (4)汽水共膦。玻璃液位计内炉水上下,炉可使尘粒或碳黑微粒在气体通道内沉积下来,形成堵 水起泡沫,并剧烈波动,蒸汽带水量大,管道内发生塞或结焦,致使传热效率降低、工艺气体出口温度超 水冲击等现象,称汽水共腾。造成汽水共腾的主要原因高,水循环恶化。轻度的堵塞可采取加大工艺气体流 是排污不当或水质含盐量大。处理办法是加强排污,速的办法来吹通。比较严重时采用升压—降压的办 适当降低水位和改善水质 法,可使焦垢热胀冷缩面自动脱落。当积灰和结焦十 (5)水循环障。有的废热铜炉(特别是高温高分严重时,应停炉处理,采用化学或机械的办法全面 压废热锅炉),汽水重度差较小,不易建立良好的水清洗气流通道。 28 01994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing house. all rights reserved. htp://www.cnki.ner
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