立式锅炉（精选3篇）
立式锅炉 篇1
低参数立式燃煤锅炉普遍应用于学校、宾馆、医院、浴室、饭店, 豆腐作坊等, 这些单位普遍设有完善的水处理设施和专业的化验人员, 且水质状况很差, 经济条件不够优越, 用户对水垢浪费燃料心痛不已, 困则思变, 用户自创了一种干热除垢新法, 现作总结和剖析, 作为除垢方法的补充和借鉴。
水垢和除垢方法有多种, 物理, 化学, 各有利弊。传统的化学防垢, 需要有化学添加剂, 针对不同的水垢类型进行配比, 化验人员且投放时间和剂量难以掌握, 造成效果不稳定, 对环境有污染。机械方法要增加清洗设备, 使系统复杂, 运行和维护费用增加, 用户自创的方法是干热法 (使水垢剥离崩裂) 辅以碱煮 (使残存水垢松软脱落, 在金属表面产生一层保护层) 劳动强度小, 效果优良。
1 水垢的危害
(1) 浪费燃料, 增加成本; (2) 腐蚀锅炉, 影响安全运行; (3) 降低锅炉出率; (4) 影响水循环缩短锅炉的使用寿命。
水垢难以避免。GB1576规定:锅外化学水处理给水总硬度不大于0.03mmol/L, 不大于2t/h, 且额定压力不大于1.0MPa蒸汽和汽水两用锅炉可采用锅内加药处理, 给水的总硬度不大于4mmol/L[1]。炉内加药处理是在锅炉定期清洗的情况下保证热强度最大的受热面上每年可积水垢厚度不超过1.5毫米, 锅外不超过0.5毫米, 如果硬度再大, 锅炉的安全经济运行很难保证。所以不可能完全清除给水水中的硬度和溶解在其中的盐类, 设备每年至少清理一次。无法使用软化水或使用软化水成本非常高的系统, 采用机械方法和化学方法除垢, 会使受热面受到损伤, 缩短锅炉的使用寿命。
2 干热法除垢机理
水垢的线膨胀系数比金属低得多[1]。碳钢的线膨账系数温度在20~600℃它的线膨胀系数α=0.0125mm/m℃, 越是致密, 越是坚硬的水垢, 其膨胀系数越小, 普通的日用陶瓷的线膨账系数在20~800℃为0.0025~0.0045mm/m℃, 水垢的成份与普通日用陶瓷相似, 都是在高温的环境下形成的, 它的线膨胀系数相近, 碳钢线膨胀系数约为水垢的3~4倍。1米的长的钢板每温度每升高100℃, 伸长1.25mm。从室温加热到600℃, 伸长约7.5mm, 水垢伸长约1.5mm多一点, 水垢和金属的面膨胀相差就更大。金属和水垢同时受热后, 由于它们线膨胀系数相差很大, 它们之间的贴合面产生切向应力, 温度在下降过程中又产生反向的剪切力, 水垢的抗拉强度和抗折强度要比碳钢低得多, 这样反复, 水垢就会从金属表面崩裂脱落。
3 干热法除垢实例和操作过程剖析
用户的炉型是LSG0.4-0.3-AⅡ, 操作过程如下:
(1) 打开排污阀, 排尽锅炉内部的积水;打开人孔、手孔, 检查孔以便加温时锅炉内部的残余水汽蒸发, 用木材小心缓慢加温, 使锅炉内部干燥。不宜用煤碳, 碳火太强, 温度难以控制。锅炉的水垢在湿润的状态下, 它的线膨账系数比在干燥时的线膨胀系数大得多, 水垢内表面均匀, 受热后水垢本身会略微扩张, 具有延展性。所以在锅炉正常运行状态下, 随着锅炉温度的上升, 由于水垢是在锅炉长期运行中逐步慢慢形成的, 和锅炉受热面贴合紧密, 锅炉钢材受热膨胀, 水垢也同步膨胀, 水垢的表面不会开裂。
(2) 待水垢表面和锅炉内部完全干燥后, 小心缓慢加温, 让钢材自由伸缩, 防止产生内应力, 加热到约600度左右, 大约需要2小时左右。我们知道钢材的是热的良导体, 锅炉的底部受热面受辐射和木材烟气的对流热量很快传导给锅体, 只要加温时控制好木材的火力, 锅底的局部温度不会太高, 由于温度的上升, 水垢比钢材线膨胀系数相差很大, 水垢和钢材切合面产生剪切力。锅炉用钢一般为20g, 含碳量小于0.22%。在钢的热处理工艺中, 如果钢材被加热到临界温度723℃以下, 不产生相变, 这是个理论值, 由于钢的成份和加热时有一定的过冷过热度, 实际应用时低于这个温度, 大约在660℃左右。低温去应力退火 (高温回火) , 是将钢加热到A1以下, 一般是在500~650以下。
(3) 撤去木材熄火, 让锅炉自然冷却。冷却过程中由于水垢同金属的线膨胀系数相差很大, 又产反向的剪切力, 大部分水垢开裂脱落。用木制竹制耙子小心轻轻敲击金属壁面, 从人孔、手孔、检查孔清理脱落的水垢,
(4) 碱煮。每立方米的炉水加入碳酸钠8公斤 (如果每吨炉水再加入磷酸三钠1.4公斤就更好) , 点火升压至1公斤 (不小于24小时) , 再降压。停止碱煮后, 当炉水温度降至70℃, 排掉炉水, 打开人孔手孔检查孔, 用带压自来水冲掉脱落的水垢 (特别是管内水垢) 清扫完后检查水位表、汽水连通管、压力表连接管、排污管是否畅通。用户0.4吨锅炉, 清理出的水垢呈鳞片状, 最大厚度约4mm, 清理出水垢约200斤左右;干热使水垢崩裂, 破坏了水垢和金属之间的粘接, 水垢大部分脱落、剥离, 辅以碱煮使残存的水垢松软更易脱落, 还会在金属表面产生一层保护层 (主要是棕红色的Fe3O4) 除垢率达99%, 炉内非常干净, 劳动强度不大, 效果很好;局限性:锅炉除垢每一种方法都有其局限性。干热法除垢只适用燃煤立式锅炉, 关键是掌握控制好加热的温度, 避免过热和过烧, 防止钢材性能变坏。用木材加温, 温度易控制, 不会锅炉对锅炉产生损害, 毫无污染, 费用低, 操作简单, 效果优良;虽然用户自创干热法除垢在原理上可行, 在空锅时加温采用木材, 温度较碳火易控制, 但是应该采取措施, 保证锅炉受热在控制的范围内, 不产生局部高温。当今电子技术飞速发展, 测量温度己不是难题, 数学式的测温仪已非常便宜、使用方便;如果由于操作上的原因, 如果效果不够理想, 还可以重复一次上面的方法。
4 结语
干热除垢方法重中之重是干热而非干烧, 较好决了难溶水垢的难题, 较化学除垢简单、彻底。当今科技测温己不是难题, 干热法除垢关键是掌握好加热时的温度, 避免过热、过烧, 不对锅炉钢材产生破坏性的影响, 用户宜谨慎小心使用。本文作归纳总结, 作为除垢方法的补充和借鉴。
参考文献
[1]杨东方, 陈洁著.低压锅炉水处理技术问答[M].中国建筑工业出版社, 1990 (02) .
[2]金属材料及热处理[S].江苏省锅炉压力容器专业技术人员培训教材.
立式锅炉 篇2
2009年8月4日广东某河粉制造厂一台立式火管锅炉 (型号为LHC0.5-0.8-AⅢ) 爆炸。锅炉冲天而起, 冲破屋顶, 落在8米开外的空地上。时值中午吃饭时间, 幸未造成人员伤亡。经现场检查, 该锅炉从下脚圈处撕裂, 下脚圈失效情况如下:水侧扳边处腐蚀起槽, 深4~5mm, 长约为周长的1/2;灰侧大面积腐蚀, 长约为周长的2/3, 下脚圈厚度为12mm, 现测残余厚度为3~4mm, 最薄处为1~2mm, 局部已满水。这台立式锅炉下脚圈的失效, 代表了立式锅炉下脚圈失效的共性:内外侧腐蚀、裂纹、起槽等。立式锅炉其下脚圈处是薄弱部位:工作条件最差。
2 下脚圈损坏的几个原因
2.1 疲劳损坏
锅炉下脚圈较为常见的型式为U型下脚圈和S型下脚圈。下脚圈在内压力作用下是以弯曲为主的受压元件, 当锅壳与炉胆之间没有冲天管连接而仅靠下脚圈相连时, 封头与炉胆顶因受内压力作用而向相反方向的张弛只能靠下脚圈来约束, 故下脚圈受弯曲应力较大。下脚圈所受外力有以下三种: (1) 工质压力作用于锅炉封头而传至下脚圈的力G; (2) 工质压力P; (3) 地基反作用力, 等于锅炉重量;在强度分析中可忽略不计。
根据弯曲强度条件推导的下脚圈强度计算公式计算U型下脚圈和S型下脚圈的结果见下表1
由计算可知, 在相同情况下, 底部支座的U型下脚圈 (支座为刚性的封闭环形筒壳, 且与下脚圈底部牢固焊死) 的受力情况最好, 而外套支座的U型下脚圈的受力情况最差, S型下脚圈受弯曲应力小于外套支座的U型下脚圈。但S型下脚圈热补偿能力差, 焊缝在应力集中区, 且在制造中容易在扳边弯曲处产生较大的应力集中。锅炉运行时, 炉胆受热壁温高, 膨胀多;外壳温度低膨胀少。由于经常启停锅炉, 压力、温度频繁变化, 炉胆上下伸胀, 使下脚圈扳边处产生较大的压力波动, 引起交变的弯曲应力。在此应力作用下, 金属晶格间产生了滑移台阶, 破坏了金属表面保护膜, 出现疲劳现象, 时间久了, 则会出现裂纹起槽。所以, 一般情况下, S型下脚圈的腐蚀起槽比U型下脚圈严重得多。
2.2 下脚圈内沉积水垢泥渣造成垢下腐蚀
下脚圈内沉积水垢泥渣, 造成沉积物下腐蚀, 这是下脚圈内部腐蚀的重要因素。立式锅炉容量一般较小, 用户对水质一般采用炉内水处理。水被加热后不断蒸发、浓缩, 含盐量浓度增大, 达到饱和后便析出沉淀。锅筒、炉胆上水垢也会脱落, 这样.处在锅炉最底处的下脚圈内垢渣堆积。在正常情况下, 锅炉金属表面有一层Fe3O4膜, 具有良好的保护性能, 使锅炉免遭腐蚀。但是锅炉水的pH值对Fe3O4膜有很大影响。在pH<8时, H+浓度大, 不易在金属表面形成Fe304保护膜;在pH>13时, Fe304保护膜与碱反应而遭到破坏, 一旦Fe3O4保护膜遭到破坏, 那么金属表面就非常容易受到腐蚀。在pH>13时, Fe304保护膜与碱的反应方程式如下:
Fe3O4+4NaOH→2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O
在一般运行条件下, 锅炉水的pH值保持在9~11之间, 腐蚀速度很慢。但在有沉积物的下脚圈内, 沉积物下面的水会不断蒸发浓缩, 各种腐蚀性介质浓度增高, 促使腐蚀速度加快。
垢下腐蚀有两种情况:
(1) 酸性腐蚀。当锅炉水中pH值较低, 且含有MgCl2、Ca Cl2类物质时, 就会在沉积物下发生如下发应:
盐酸是一种强酸, H+浓度大, H+是一种去极化剂, 其电化反应为:
阳极:Fe-2e→Fe2+
阴极:2H++2e→2H→H2
这就是垢下酸性腐蚀的过程。
(2) 碱性腐蚀。如果锅炉中有游离的NaOH, 那么在垢下会因炉水浓缩而形成很高浓度的OH-, 发生碱性腐蚀。NaOH在电化学腐蚀中的作用可用下式表达:
3Fe+nNa0H+4H2O→Fe3O4+4H2+n NaOH
同时, 铁离子与氢氧根发生如下反应:
Fe2++20H-→Fe (OH) 2
由于上述原因, 加之下脚圈处的应力集中, 金属更易遭到腐蚀, 使疲劳破坏加剧。
(3) 排污管结构设计不好或排污操作不当
有些锅炉排污管不在最低位置或管端伸入过长, 排污时不能将下脚圈内垢渣排净;有的司炉工排污盲目操作, 排污效果很差, 甚至有的锅炉长期不排污, 致使下脚圈内堆积大量垢渣, 并生成二次水垢下腐蚀。有的蒸汽炉改成热水炉后, 将排污管改为回水管, 使锅炉无法排污。
(4) 下脚圈外侧腐蚀
将锅炉安装在潮湿的锅炉房内, 锅炉下脚下圈直接放在锅炉基础上, 在锅炉灰坑内加水, 都易使下脚圈外侧发生腐蚀。下脚圈一般都处在炉排下部, 表面温度较低。当温度等于或低于空气中水蒸气的分压PH2O相对应的饱和温度时, 空气中的水蒸气就会部分地凝结在金属表面上 (即结露现象) 当燃料燃烧时, 生成的三氧化硫与水蒸气相遇后, 便生成硫酸, 严重地地腐蚀锅炉金属。
另外, 煤中黄铁矿 (FeS2) 受热分解成硫化亚铁和硫原子:硫化亚铁又缓慢氧化, 生成黑色磁性氧化铁.。可见, 下脚圈外侧腐蚀也是比较严重的, 必须引起足够的重视。
3 预防下脚圈失效的措施
3.1 根据下脚圈的结构判断其是否合理
立式下脚圈的结构型式较多, 有些是不合理的。对不合理的下脚圈的处理方法有三:更换新的锅炉, 切换下脚圈;修理加固。前两种方法最好。但更换新锅炉往往需要一定时间;切换下脚圈需要较强的施工力量。如果结构允许用修理加固的方法, 则应修理加固。有些U型下脚圈的锅炉, 下脚圈与锅壳连接处采用单面焊接, 即不加垫板, 也不用氩弧焊封底, 有的也不进行无损探伤, 焊接质量难以保证。对这样的锅炉, 要根据使用情况处理。焊缝外观质量必须合格, 对使用压力较高的, 要按上述要求加装一圈短拉撑, 必要时应进行无损探伤, 对不合格的焊缝进行返修或切掉下脚圈重新施焊。
3.2 合理进行下脚圈的强度计算
下脚圈的强度计算是按最不利的结构考虑的。对于冲天管锅炉的U型下脚圈, 其最小需要壁厚按上述公式算出的值加厚20%, 或最高工作压力降低30%。对有冲天管锅炉的下脚圈, 当壁厚大于或等于相连炉胆的壁厚时, 可不必进行强度计算 (但要看腐蚀情况) 。
3.3 加强水处理工作
加强水处理工作, 这是防止下脚圈内部腐蚀的重要因素。立式锅炉容量一般小于lt/h, 可采用炉内加药的办法进行水处理, 但方法要行之有效。水质应达到标准要求。有条件的, 尽可能采用炉外水处理。炉内加药时, 最好将其加入贮水池 (箱) 内搅拌均匀, 待药渣沉淀后向锅炉上水, 这样可以减少下脚圈内沉积物堆积。
3.4 进行合理的排污操作
排污要在低负荷时进行, 不必降压。有的司炉工将工作压力降为0.1~O.2MPa后才排污, 使垢渣不易被排除。从实际情况来看, 下脚圈内的垢渣只有排污阀附近能排净, 其他部位仍有垢渣堆积现象, 除操作原因外, 还应从设计上考虑。因此, 建议设计、改造、修理时将排污口增加到两个或三个, 并且排污管应设置在最低位置, 管端不得伸入下脚圈内, 这样排污阻力小, 效果好。排污阀不应采用一般截止阀。
3.5 避免锅炉底部受潮
这是减少下脚圈外侧腐蚀的主要措施。锅炉房应保持干燥。安装时, 下脚圈不应直接放在基础上, 而应在锅炉底部焊上支座, 这样即防潮, 又便于检查、检修。
摘要：爆炸事故中, 大多从下脚圈处撕开。而锅炉下脚圈的失效又不易被发现, 因此在锅炉结构设计、制造、安装、修理、检验、运行管理等工作中, 对立式锅炉下脚圈的失效应当引起足够的重视。立式锅炉其下脚圈处是薄弱部位, 工作条件最差。其失效的共性:内外侧腐蚀、裂纹、起槽等。
关键词：下脚圈,失效,预防措施
参考文献
立式锅炉 篇3
一、使用现况及存在的问题
1企业负责人法制观念淡薄。
《特种设备安全法》第三十三条规定, 特种设备使用单位应当在特种设备投入使用前或者投入使用后三十日内, 向负责特种设备安全监督管理的部门办理使用登记, 取得使用登记证书。然而有些工厂老板擅自安装后未办理注册登记手续, 在未取得特种设备使用登记证前就一直使用。有的未经特种设备法定检验机构检验合格就私自非法安装甚至改造使用。有的一直存在锅炉小, 压力低的侥幸心理, 司炉人员未经安全培训就开始直接操作, 当锅炉在运行的时候, 而司炉人员却不知去向。锅炉发生泄漏缺陷后, 擅自挖补修理, 造成事故隐患。如图1。
2企业负责人责任意识不强。盲目追求效益, 忽视了锅炉的水处理工作。我们知道水是工业的血液, 锅炉是工业的心脏, 锅炉水处理的好坏直接关系到是否为心脏提供合格血液, 是否保证锅炉安全经济运行。设备管理人员不重视水处理工作, 甚至不配备水处理设备, 有的虽然安装上全自动钠离子交换器后任其运转。产生水垢后, 堵塞水位计出现假水位, 进水管口堵塞, 不能向锅炉内有效加水, 致使锅炉缺水甚至引起锅炉爆炸事故。
3企业负责人安全管理意识不强。《特种设备安全法》特别突出了使用单位的主体责任。有关锅炉的各项管理规章制度不健全, 未对水质化验和锅炉的运行状况进行记录。多数锅炉的安全附件存在超期未校验的情况, 运行管理混乱, 未对司炉人员进行安全操作知识培训, 无配备锅炉安全管理人员。
二、应对的措施和对策
1提高锅炉使用单位负责人的责任意识。锅炉使用单位必须遵守有关锅炉安全的法律和法规, 强化安全生产管理, 建立健全安全生产责任制度, 完善规章制度和操作规程, 确保锅炉安全运行。
2新安装使用或修理应检验合格。锅炉属于特种设备, 无论是新锅炉安装还是锅炉受压元件的重大修理改造, 应经特种设备安全监督管理部门许可的专业单位进行, 并在施工前应向特种设备安全监督管理部门书面告知, 施工过程应经特种设备法定检验机构按照技术规范的要求进行监督检验, 未经监督检验合格的锅炉不得投入使用。
3严格考核培训上岗机制。对于非法制造, 安装, 改造的锅炉, 根据《特种设备安全法》第八十一条坚决予以取缔, 在用锅炉必须按规定进行定期检验, 需要整改后运行的应整改合格后方可使用。按要求对锅炉安全管理和操作人员经培训考核合格后持证上岗, 在培训学习过程中, 大力宣传设备的危险性以及检验的重要性, 增强安全意识。在锅炉运行时要时刻观察锅炉的各项运行参数的情况, 如压力, 温度, 流量, 水位等及时控制调节。切实做到五不漏, (不漏气、不漏水、不漏风、不漏煤) 。
4做好水质处理工作。这与锅炉能效测试工作是相辅相成的。无垢或薄垢运行, 既节约燃煤又能避免事故的发生。根据我地区的最近几年水源水质不稳定因素的影响, 使用单位应配备水处理作业人员, 并对水质进行预处理, 自动离子交换器出水水质符合GB/T1576-2008工业锅炉水质标准后方可打入锅炉内。对蒸汽品质无要求符合锅内加药处理的, 根据经验总结得下表1参考进行加药, 但必须定期排污防止水渣积存。
4经常对锅炉进行定期检修及保养制度。及时做好锅炉安全附件的维护管理工作, 切实保障这些安全附件灵敏, 准确, 可靠。建立健全各项管理规章制度, 完善锅炉的运行和化验记录。认真做好交接班记录, 建好安全技术档案, 全面贯彻“安全第一, 质量并举”的方针, 进一步提高防范安全事故的意识。
总之, 要想保证在立式蒸汽锅炉的安全节能运行, 使用单位负责人及操作人员应配合质监部门各司其职, 做好上述四个对策, 方可事半功倍。
参考文献
[1]郑珲, 吴行惠.工业锅炉教程[M], 2004.