义马综能公司余热锅炉泄漏原因分析.pdf

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1、义马综能公司余热锅炉泄漏原因分析刘显胜刘海建(河南省义马市河南能化综能公司，河南义马472300)摘要：义马综能公司U—gas煤气化装置余热锅炉自投用以来，频繁出现火管蒸发段泄漏以及过热蛇管泄漏的设备故障。本文根据该公司余热锅炉的检修及改造的实际情况进行的总结，描述设备主要的损坏形式，分析泄漏的原因，讨论设备的改造方案：关键词：U—gas；余热锅炉；泄漏；火管蒸发段；过热段1义马U-gas装置余热锅炉设备简介河南能化义马综能公司煤气化装置采用的是美国综合能源系统有限公司(SES)U—gas的煤气化技术，是利用当地高灰劣质煤生产工艺煤气合成甲醇的项目，其一期工程采用三台气化炉并联运

2、行模式，两开一备，设计生产压力1．0MPA，日产净合成气500万NM3，消耗义马高灰原煤120T／h，副产3．82MPA过热蒸汽。U—gas装置余热回收系统具体见图1。l蓍圈1．亲热过灌工艺氟程偷外2余热锅炉泄漏情况2．1火管蒸发段泄漏情况火管蒸发段设计为立式列管锅炉结构，轴向5。倾斜，上下管板采用平管板结构，换热管材质为15CrMoG，规格中48+5；管板材质为SA387GrllCL2，管板厚度30MM，壳体材质Q345R，内径2600mm、壁厚50mm；内有折流板及固定拉杆。设备运行3月左右开始泄漏，开始表现为管口泄漏，随着时间的延续，设备泄漏逐渐严重，表现为管板出现大量的贯

3、穿性裂纹，最终设备内件列管及管板全部报废。2．2过热段的损坏泄漏情况义马综能公司余热锅炉过热器损坏主要集中在一级高压过热器的上下两段，以下段损坏情况更为严重，过热蒸汽区换热列管及省煤器没有发现泄漏现象；换热列管泄漏的位置位于管排弯头处，初期泄漏形状为裂纹，后期表现为弯头穿孔，管道爆管；换热管排经拆检发现换热管排中部也存大范围泄漏，损坏主要表现为热碳化，管道积灰腐蚀，管道熔断、管壁融化(过热段换热列管损坏形式图略)。3火管段泄漏原因分析3．1气相空间的影响经分析火管段上管板及管口泄漏的主要原因是由于管板采用平管板结构及5。的轴向夹角设计，使上管板下表面不能全部被水润湿，存在较大的气

4、相空间所致。i4：≈图3—1气相空间示意图由于上管板下表面有较大的气相空间，如图3-1所示，且体积恒定(不考虑由于压力变化而造成的气相空间体积变化)，由于蒸汽的传热系数比液体水的传热系数低，导致该处管板的温度要比被液体水润湿的管板温度高，且温差逐渐变大，当气相界面下移超过上升管管口上部截面时，汽液两向的界面被突然打破，造成上升管道的剧烈震动(液击)，同时，气相空间的压力也突然降低，导致过热的部分上管板突然被冷却，如此交替循环，最终导致上管板损坏泄漏。3．2二次应力的影响由于火管段是整个系统降温的重要部分，为了达到适合的温度，火管段设计管道长度达4670mm，余锅进IZl气体温度达

5、880℃以上(设计1000℃)，出火管段温度在550。C左右，(设计641℃)。设备的线性膨胀量可由公式△L=Ⅱ×AtX￡计算得出。4过热器换热管泄漏原因分析首先，泄漏位置基本都处于饱和蒸汽的过热区，过热蒸汽区没有泄漏现象发生，说明泄漏必然与饱和蒸汽有关；其次，汽包内部气液分离器失效，气液分离效果差，饱和蒸汽携带大量液滴进入换热蛇管内部，导致处于饱和蒸汽区的换热蛇管存在液击现象，通过对汽包检查，发现其内部气液分离器焊口开裂也证明了该原因是导致换热蛇管弯头裂纹的根本原因；再次，开车初期温差较大，使经过换热列管的蒸汽冷凝形成液击；不仅如此，由于火管段泄漏而造成下侧换热管表面大量聚集杂

6、质，堵塞气体通道，粗煤气中含有较多HzS等腐蚀气体，H：s遇水后形成Hzs湿腐蚀，因此该区域也最容易因腐蚀而泄漏；最后，由于管排中间部位聚集了大量的易燃粉尘及含水酸性物质，在停车期间，由于保护不当，导致集聚在管道表面的粉尘自燃、烧融管道。5余热锅炉改造讨论5．1火管段设计改造的措施首先，采用下沉式管板结构，避免上管板出现大面积的气相空间是根治火管段泄漏的主要方法；其次，在换热面积满足的情况下，尽可能地缩短换热管的长度，降低二次应力的影响；再次，考虑柔性薄管板结构，增强管板的变形能力；除此之外，安装强制循环泵，提高水循环的倍率，强化传热效果，减少内部温差；最后，在上管板下部设计安装

7、导流装置，加大对上管板的侵湿效果，防止产生气相空间。5．2换热列管设计改造的措施首先，换热列管管道壁厚加厚，原设计为4mm，加厚至5ram；其次，对于换热列管的弯头，考虑用180。大倍率弯头代替90。直角弯头；最后，减少换热管排的排数，由26排减少至22—23排，增大管排间隙。336I化工看砰2016年9月銎肾臼卜匪