鐘 毅 吳丹偉 陳海燕 譚奇兵 石楚剛
(柳鋼燒結廠)
摘 要：柳鋼 2 號 360m2燒結生產線大煙道鍋爐過熱器設計不合理，自鍋爐投產以來，過熱器使用壽命不長、 故障頻發(fā)，嚴重影響了設備作業(yè)率及余熱回收效率。通過對故障原因進行分析研究，確定了故障頻發(fā)主因，經一系列攻關、 技術改造，從根本上消除了設備隱患。改造后系統(tǒng)正常運行 10個月，年故障率降為0，取得了很好的效果。
關鍵詞：燒結；余熱；鍋爐；過熱器；改造
柳鋼 2號 360m2燒結生產線大煙道鍋爐回收大煙道高溫段煙氣顯熱，將煙氣通過余熱鍋爐產生蒸汽，供燒結泥輥和脫硫硫銨預熱使用，實現(xiàn)變廢為寶，節(jié)能降本提效的目的。但在實際應用中，因設計不合理，鍋爐過熱器管道焊縫處頻繁被拉裂，造成鍋爐內部漏水嚴重，被迫停機對拉裂的管道進行修復，嚴重影響了設備作業(yè)率及余熱回收效率。
過熱器管道拉裂、 泄漏不僅影響鍋爐蒸汽產量，且泄漏的水蒸氣會夾雜粉塵進入燒結主抽風機系統(tǒng)，嚴重威脅主抽風機的正常運行。為此技術人員根據(jù)投產以來積累的經驗，對故障原因進行系統(tǒng)地分析研究，最終確定了故障頻發(fā)的主因，通過一系列的攻關、 技術改造，從根本上消除了設備隱患，取得了較好的效果。
1 系統(tǒng)概述
1.1大煙道鍋爐概述
柳鋼 2 號360m2燒結大煙道鍋爐由2臺蒸汽過熱器模塊、2臺蒸汽發(fā)生器模塊和2臺省煤器模塊構成。鍋爐運行過程中可以產生溫度為 230℃ 、 壓力為 1.2MPa (絕壓)、 汽量 11.5t / h 的過熱蒸汽。其中約 0.25t / h 過熱蒸汽送往除器除氧，外供約11.25t/h過熱蒸汽至燒結泥輥和脫硫硫銨預熱使用。
鍋爐各個模塊放置于燒結南、 北大煙道內，模塊換熱管道內除鹽水通過吸收煙道高溫煙氣(約 350℃ ) 顯熱進行水汽熱交換。各模塊之間相互連通，水汽交換是連續(xù)進行的。最后產生的過熱蒸汽進入減溫器，進行過熱溫度的調節(jié)控制，再送往燒結泥輥和脫硫硫銨預熱使用。同時，熱交換后的低溫煙氣經燒結主抽風機，送脫硫系統(tǒng)脫硫后排入大氣。
2 故障分析
通過對鍋爐過熱器換熱管多次的檢查，并對管道拉裂原因進行分析和研究，最終確定故障主因如下。
鍋爐所在南北煙道在燒結正常生產情況下內部溫度達到 350℃ ，為確保鍋爐過熱器在該溫度具備良好塑性及延展性，過熱器換熱管選用材質為 12Gr1MoV。正常工況下12Gr1MoV耐溫 ≥ 500℃，但鍋爐管道在焊接制作時候需焊前預熱至300℃，焊后需進行除應力處理。根據(jù)現(xiàn)場管道拉裂情況分析，在制作過熱器過程中廠家沒能按照焊接工藝要求進行消應力處理，鍋爐在使用過程管道焊口位置出現(xiàn)熱應力性拉裂。
在設計及制造過熱器過程中，換熱管焊接部分在鍋爐本體內部，換熱管出現(xiàn)熱應力性拉裂時，鍋爐內部漏水嚴重，焊口位置見圖 1。
鍋爐停爐后對過熱器換熱管拉裂部分進行查看，進行現(xiàn)場對比分析。鍋爐過熱器疏水管道與蒸發(fā)器、 省煤器疏水管道共用一根疏水管路，且過熱器疏水管道在設計時沒有安裝自動疏水器和逆止閥。鍋爐日常排污時，蒸發(fā)器、 省煤器疏水倒流進過熱器，過熱器聯(lián)箱及換熱管急劇受冷拉裂。
鍋爐正常運行時過熱器進出口管道振動較大，急需增加管道吊架及管托。
3 改造方案
(1) 目前2號 360m2 生產線大煙道煙溫在350℃左右波動，經過論證20G材質過熱器滿足鍋爐工況使用要求 ( 20G 耐溫 ≤450℃ )，原12Gr1MoV材質過熱器模塊內部焊縫大面積拉裂且空間狹小不具備現(xiàn)場修復條件，廠家同意制作新 20G 材質過熱器模塊進行替換。
(2) 針對原過熱器焊口設計在鍋爐內部情況，在制作新的過熱器模塊過程中，對過熱器結構進行改進，把焊口移出鍋爐本體進行管道焊接，不僅方便今后設備檢修，且出現(xiàn)管道被拉裂應急情況也不影響燒結生產線正常生產。改進后的焊口位置見圖 2。
(3) 針對原鍋爐各個模塊疏水系統(tǒng)共用一根疏水管路問題，在鍋爐停機檢修期間對疏水系統(tǒng)進行改造。將過熱器模塊疏水管路與其他模塊疏水系統(tǒng)分開，單獨引進鍋爐排污擴容器，在過熱器疏水管路閥門后增加自動疏水器及逆止閥。通過以上措施確保鍋爐日常排污時疏水不會倒流進過熱器，消除設備隱患。
(4) 鍋爐過熱器進出口管路彎管段振動較大，分析結果為管道設計不合理，彎頭過多，內部蒸汽沖擊所致。停爐檢修對過熱器蒸汽管路進行改造，將原彎管盡量采用直管鋪設，減少彎頭數(shù)量，降低蒸汽對管路沖擊，同時增加吊架和管托，使蒸汽管路振動降至最低。
(5) 針對過熱器蒸汽聯(lián)箱與換熱管焊縫接口處出現(xiàn)的腐蝕性裂紋，對管道裂紋進行預開坡口、 打磨并用相同材質焊條進行補焊，焊接后進行熱處理消除應力。
4 實施效果
2018 年4月利用檢修實施改造后，系統(tǒng)正常運行10個月，完全消除了設備隱患，杜絕了過熱器換熱管因應力拉裂故障的發(fā)生，改造前后效果對比見表 1。
改造后，余熱回收蒸汽產量提高0.55t/h，一年多產蒸汽 4818t，可增加經濟效益 38.54萬元。因過熱器換熱管拉裂故障導致鍋爐停爐搶修次數(shù)由4次/ a 下降到 0次/ a， 故障停時減少了125h/ a，減少了人工維修成本，降低了勞動強度，消除了因過熱器換熱管拉裂造成鍋爐停爐搶修、 蒸汽泄漏對燒結主抽風機安全運行造成的安全隱患，確保了2 號360m2燒結生產線穩(wěn)定順行，改造取得了很好的效果。