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行了分析，主要原因為面式減溫器的工作溫度頻繁波動，經(jīng)常承受熱應力的作用，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)定運行，且無法進行在線檢修。針對這種情況，我們相繼對鍋爐B、C進行了停車檢查，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
　　　　我們對鍋爐B、C的面式減溫器進行了著色探傷和水壓試驗檢漏發(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)生的熱應力變化也較頻繁。因此，初步認定面式減溫器損壞是在溫度反復變化下承受熱應力而造成的疲勞損壞。主要原因從以下3方面進行分析：
　　　　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行間壁式傳熱，使蒸汽得到一定程度的冷卻，并預熱鍋爐給水。因此，面式減溫器內(nèi)部存在著一定的溫度梯度，為熱應力的產(chǎn)生提供了條件。
　　　　②從運行環(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，因此實際鍋爐工作壓力和工作溫度并不總是處在設計工況下，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)生沖擊和熱應力也較大。面式減溫器長期受到?jīng)_擊和熱應力的作用，材質(zhì)逐漸疲勞，強度逐漸下降，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行了技術(shù)交流與咨詢，據(jù)這些單位介紹，鍋爐運行6～7年后容易出現(xiàn)此類問題。我公司鍋爐已運行7年以上，鍋爐C運行時間較長，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。當鍋爐在運行中需緊急啟停時，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，主要有鍋爐負荷波動、鍋爐給煤量變化、鍋爐送風量變化。這樣，同一組PID參數(shù)無法針對每一種工況實現(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)效果遠未達到最優(yōu)。
　　　　從實際運行效果看，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)不能及時對應鍋爐蒸汽溫度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)效果較差。在自動控制運行時，鍋爐蒸汽溫度經(jīng)常發(fā)生超溫，而當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，熱應力加大，使管程與殼程均易產(chǎn)生裂紋，最終導致泄漏。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)進行蒸汽溫度調(diào)節(jié)的設備，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)特點咨詢：連云港振輝機械設備有限公司技術(shù)人員。