鍋爐面式減溫器泄漏的原因與對策相關(guān)介紹
        用水作冷卻介質(zhì)調(diào)節(jié)過熱式再熱汽溫的裝置，其作用是控制和保持過熱汽溫或再熱汽溫為規(guī)定值，并防止過熱器、再熱器管壁受熱。減溫器分表面式和噴水式兩類。表面式減溫器是一種在圓柱形的筒體內(nèi)裝有U形管或盤香管的間壁式熱交換器，以省煤器前的給水作為冷卻水在管內(nèi)流動，對冷卻水的水質(zhì)無特殊要求，但體積大，易產(chǎn)生熱疲勞，調(diào)節(jié)延遲大且調(diào)節(jié)范圍較小，適用于低、中壓鍋爐。
　　　　對鍋爐面式減溫器的泄漏原因進(jìn)行了分析，主要原因?yàn)槊媸綔p溫器的工作溫度頻繁波動，經(jīng)常承受熱應(yīng)力的作用，造成材料疲勞而產(chǎn)生裂紋。提出了防范及處理措施。
　　　　2004年11月，我公司水汽車間2臺鍋爐(型號為TG35-3.82/450-M12)的面式減溫器聯(lián)箱及接管相繼發(fā)生泄漏，2臺鍋爐的編號為B20101B、B20101C(以下簡稱鍋爐B、C)。面式減溫器是鍋爐重要的承壓元件，其主要作用是將鍋爐的蒸汽與鍋爐的一路分支給水進(jìn)行換熱，通過調(diào)節(jié)這一路分支給水的流量調(diào)節(jié)鍋爐蒸汽的溫度，并預(yù)熱鍋爐給水。面式減溫器位置在鍋爐鍋筒的后側(cè)，與鍋筒處于同一個水平面上，流程上處于鍋爐低溫段過熱器與高溫段過熱器之間。面式減溫器的泄漏影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，且無法進(jìn)行在線檢修。針對這種情況，我們相繼對鍋爐B、C進(jìn)行了停車檢查，確定其泄漏的原因，并根據(jù)泄漏原因制定對策。
2、宏觀檢驗(yàn)
　　　　我們對鍋爐B、C的面式減溫器進(jìn)行了著色探傷和水壓試驗(yàn)檢漏發(fā)現(xiàn)：鍋爐c的面式減溫器出現(xiàn)5道裂紋，鍋爐B出現(xiàn)1道裂紋；裂紋位置主要發(fā)生在面式減溫器筒體與高溫段過熱器入口管的角焊縫處，這些裂紋向筒體和接管延伸，裂紋形狀為長度較小的細(xì)碎型，無分叉；筒體裂紋屬表面裂紋，未裂穿；鍋爐C筒體裂紋長度最長達(dá)100mm。
3、原因分析
　　　　面式減溫器主要由殼程和管程組成，殼程包括筒體、高溫段過熱器的入口接管、低溫段過熱器的出口接管、端面大法蘭。外形尺寸為臥式ф325×5238，材質(zhì)為20號鋼，工作壓力為4.12MPa。管程包括減溫水盤管、布水總管、護(hù)板、減溫水接管。減溫水盤管規(guī)格為ф14×2×1595，共計52根，材質(zhì)為20號鋼。高溫段過熱器的入口接管位于面式減溫器的正下方，通過焊接與筒體直接相連。
　　　　觀察裂紋的外觀形狀，與熱應(yīng)力作用下的疲勞裂紋特征相符合。面式減溫器作為調(diào)節(jié)蒸汽溫度的主要元件，其工作溫度較高，且溫度變化比較頻繁，由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力變化也較頻繁。因此，初步認(rèn)定面式減溫器損壞是在溫度反復(fù)變化下承受熱應(yīng)力而造成的疲勞損壞。主要原因從以下3方面進(jìn)行分析：
　　　　①從工作介質(zhì)上分析，蒸汽流經(jīng)面式減溫器殼程，鍋爐給水流經(jīng)管程，兩種介質(zhì)在減溫水盤管表面進(jìn)行間壁式傳熱，使蒸汽得到一定程度的冷卻，并預(yù)熱鍋爐給水。因此，面式減溫器內(nèi)部存在著一定的溫度梯度，為熱應(yīng)力的產(chǎn)生提供了條件。
　　　　②從運(yùn)行環(huán)境上分析，面式減溫器的工作環(huán)境處于高溫、高壓的工藝條件下，蒸汽壓力為3.82MPa，溫度為450℃。但由于用戶用汽量經(jīng)常波動，因此實(shí)際鍋爐工作壓力和工作溫度并不總是處在設(shè)計工況下，而是經(jīng)常發(fā)生變化，蒸汽壓力范圍一般為3.65～3.85MPa，溫度范圍一般為415～450℃。由于蒸汽與給水的溫度、流量變化較大，因此產(chǎn)生沖擊和熱應(yīng)力也較大。面式減溫器長期受到?jīng)_擊和熱應(yīng)力的作用，材質(zhì)逐漸疲勞，強(qiáng)度逐漸下降，最終出現(xiàn)疲勞裂紋，發(fā)生泄漏。我們就此問題與一些鍋爐使用單位進(jìn)行了技術(shù)交流與咨詢，據(jù)這些單位介紹，鍋爐運(yùn)行6～7年后容易出現(xiàn)此類問題。我公司鍋爐已運(yùn)行7年以上，鍋爐C運(yùn)行時間較長，鍋爐B次之。鍋爐C面式減溫器的泄漏情況較為嚴(yán)重，鍋爐B的泄漏情況較輕。因此，面式減溫器的泄漏與使用時間有一定關(guān)系。當(dāng)鍋爐在運(yùn)行中需緊急啟停時，面式減溫器的承壓元件在短時間內(nèi)承受較大的溫度、壓力變化，熱應(yīng)力變化也較大，承受損害較大。這2臺鍋爐在2002年緊急啟停的次數(shù)較多，正常啟停時也有升壓過快的現(xiàn)象發(fā)生，在一定程度上促進(jìn)了面式減溫器的損壞。
　　　　③面式減溫器主要依靠給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)蒸汽溫度，給水調(diào)節(jié)閥為氣動調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)規(guī)律為PID算法，PID調(diào)節(jié)器的可調(diào)參數(shù)為比例度、積分時間和微分時間[1]。這3個可調(diào)參數(shù)經(jīng)調(diào)試后就固定下來，無法自整定及隨時變化，這就限制了PID調(diào)節(jié)器的功能，尤其是對負(fù)荷波動較為頻繁的鍋爐。蒸汽溫度的變化受多種因素影響，主要有鍋爐負(fù)荷波動、鍋爐給煤量變化、鍋爐送風(fēng)量變化。這樣，同一組PID參數(shù)無法針對每一種工況實(shí)現(xiàn)最優(yōu)調(diào)節(jié)。結(jié)果只能是兼顧每一種工況，但調(diào)節(jié)效果遠(yuǎn)未達(dá)到最優(yōu)。
　　　　從實(shí)際運(yùn)行效果看，給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)較為滯后，加之給水調(diào)節(jié)與主上水調(diào)節(jié)相互干擾，使得給水調(diào)節(jié)不能及時對應(yīng)鍋爐蒸汽溫度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)效果較差。在自動控制運(yùn)行時，鍋爐蒸汽溫度經(jīng)常發(fā)生超溫，而當(dāng)面式減溫器的給水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉或關(guān)得較小時，給水易發(fā)生部分汽化，出現(xiàn)水擊現(xiàn)象。水擊的發(fā)生會使面式減溫器的角焊縫處承受較大的沖擊載荷。另外，由于鍋爐蒸汽溫度調(diào)節(jié)效果較差，使得面式減溫器給水流量波動較大，熱應(yīng)力加大，使管程與殼程均易產(chǎn)生裂紋，最終導(dǎo)致泄漏。管程泄漏后由于給水壓力高于蒸汽側(cè)壓力，部分給水泄漏至殼程，可能穿過護(hù)板的小孔滴到面式減溫器下部，使受熱面驟然收縮，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力而形成裂紋。面式減溫器給水流量波動較大也可能造成蒸汽側(cè)表面產(chǎn)生凝結(jié)水，散落在面式減溫器的不同部位，從而造成面式減溫器的損壞。
        用水做冷卻介質(zhì)進(jìn)行蒸汽溫度調(diào)節(jié)的設(shè)備，根據(jù)噴水方法的不同，我公司目前提供的減溫器結(jié)構(gòu)有：笛形噴嘴，可調(diào)噴嘴，引射式，螺旋噴嘴。具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)咨詢：連云港振輝機(jī)械設(shè)備有限公司技術(shù)人員。