【doc】全加压硝酸机组废热锅炉使用寿命的几点看法

【doc】全加压硝酸机组废热锅炉使用寿命的几点看法 全加压硝酸机组废热锅炉使用寿命的几点 看法 全加压硝酸机组废热锅炉使用寿命的几点看法 太原化肥厂朱为民 太原化肥厂年产八万吨稀硝酸全加压机 组是七十年代仿意大利蒙特卡梯尼专利建设 的,目前国内有五套同类型装置.从各厂的 运行情况看,废热锅炉使用寿命普遍较短. 我厂全加压硝酸机组从一九七七年投产以 来,先后使用了两台同型号废热锅炉.第一 台使用四年,第二台已使用十年仍然完好.燕 汽过热器从投产到八二年共更换六台,八二 年以后蒸汽过热器未出现故障.使用寿命在 国内均处领先地位.现就我厂在废热锅炉使 用和维护方面经验教训及对策,谈几点看 法. 一 ,废热锅妒的结构爱主要参数 硝酸生产过程中,氨氧化反应热利用废 热锅炉副产蒸汽加以回收.废热锅炉同氨氧 化炉连成一体(见图1).由蒸汽分离器 (即汽包),蒸汽过热器和列管锅炉三部分组 成.列管锅炉为立式自然循环.主要参数如 下: 传热面积525m蒸发量14.3砘/小时, 上管板厚50mm,下管板厚38mm, 列管~2s×2ram,材质2o钢 蒸汽过热器: 传热面积30m,蛇管44X5mlTl 材质l2CrMo: 主要工艺指标(见表1): '?' 圈l度热锅炉结构简目 寰1 『燕汽过热器l列管锅炉 l管程l壳程l管程f壳程l1?…一 I——,——I——一l—— 二竺 二!!!! 介质 f过热蒜汽NO.O~,N2[NO,OzN2:?;球羹募 二,废热锅妒损坏的恿固分析 第一台废热锅炉从试车到报废历时共四 年,先后发生三次较大事故.情况如表2所 示: 囊? ? 卜回上曾板中心区J爵热层冲 I蚀掉l5O一2O @上管板呈舟枝状裂纹. 1978.5144主裂纹长200×l衄 @个别管口裂缝裸这5O, 6m ?'l根列管曾口泄蔼 ?5O根列营上曾口泄罱 1g78.852.86@曾口扞缝裂开 @刊智轴向裂鼓(上部) 蒸气过热器从投产到八二年的五年中, 先后更换6台,平均寿命1o个月,每次损坏情 况基本相似,均为金属过热失去强度而破裂. 根据废热锅炉损坏,解剖检查的结果, 进行了综合分析.原因有以下几方面; 1.热应力的作用 根据工艺.上管板有一层50毫米厚 的隔热层,以减缓高温流体热冲击而引起的 热应力.热疲劳和高温腐蚀.当管板隔热层 局部脱落,使赢温N0I气流直接作用于管板 上,是促成上管板裂纹的主要因素. 高韫下厚度较大的管板会产生巨大的热 应力,管板两边的温差随着厚度增加而增大, 快速开车或快速停车.不按正常制度操作, 温度变化憾度大,是促使管板破坏的重要 因. 2.列管与管扳的连接 本锅炉的列管与管板的连接,是采用先 胀接后在管口与管板的环隙施行小电流密封 焊.实际运行表明,在大温差的交变中,特 别是频繁开停车时.管子产生的拉伸应力很 容易超过管口环形焊缝的强度极限,致使管 口与管板间莳环形焊缝产生裂纹而泄漏. 3.锅炉金属的碱性脆化 在碱性和高温条件下.在高的应力区域 内袭皱或琉松永垢,有可能形成高pH区,对 金属都有严重腐蚀作甩.导致苛性脆化,在 此腐蚀过程中产生氮气,而且由于形成内部 的气泡,氢气有助手裂纹的扩散.最显着的 特征是沿着晶体的边缘进行,即裂纹是晶问 的,并在主裂纹的两边产生大量的细小裂纹 和分枝. 从上管板中心区域和列管管口产生裂毂 的事实,)盼说明金属碱性脆化的严重性. 4.操作堆护问题对废热锅炉来讲,合 理的工艺制度及操作,维护是延长使用寿命 的主要条件. 锅炉投产的最初二年里,液位自动调节 器曾多次失灵,汽包液位处于无监视状态. 锅炉断水带来严重后果. ?开车过程中,不按规程进行锅炉予 热.升温速度过快.停车时不注意锅炉的 保压?快速降温降压,温差变化剧烈.所 以,开停车过程也是设备最易产生热应力的 过程. ?锅炉给水的脱氧台格率(水中含氧? 0.05g/I)仅有30呖.溶解于水中的氧加 速了金属的腐蚀作用.温度越高,这种过程 进行得越强烈. ?锅炉的排污控制不严,放水碱度与给 水碱度之比有时高达l6一l8倍.放水中的氯 离子含量曾高达296mg/~1,炉水中较高浓度 的碱和氯离子对锅炉金属都具有强烈的腐蚀 作用. 第一台锅炉安装时由于对隔热层的重要 性及施工经验不足,施工质量欠隹.运行中 隔热层局部脱落,造成上管板局部严重过热. 一 部分隔热层保护套管安装不正,保护管和 列管壁紧紧接触,致使管口温度升高产生热 应力. 5.蒸汽过热器的损坏原因 蒸汽过热器使用中重要条件是要保证过 热燕汽温度不得超限. 我厂加压机组废热锅炉因先天原因只髓 ?37? 达到负荷75晚,产汽量小,过热器的受 热面相对过大,蒸汽过热度高.最初采取在 过热器入口喷水方法降温,受客观条件所 限,使用了化学软水,造成过热器管内结 盐,大大增加了管壁的热阻,致使管壁温 度过高.在高温的作用下.金属的组织逐渐改 变,管子的表面产生大量细小的纵向裂纹, 金属结构松散管径变粗失去机械强度而破裂 过热器由12根~44,5×5m嘞管子盘成 上下两层.过热器入口处喷水不可能均匀分 配,含水较多的管内结盐严重使管壁温度过 度受热而损坏. 三,延长钢妒使用寿命的对策 第二台锅炉八.年投产至今运行正常. 这是在对第一台锅炉的使用取得教训的基础 上,认识到影响锅炉使用寿命的因素除设备 结构,材质和安装品质外,关键是运行中如 何合理操作维护.为此,着重在工艺操作和管 理上采取了措施,取得了卓有成效的收获. 1.选择适宜的操作压力,严格控制予热 操作. 锅炉原设计压力为2.4MPa,考虑工厂 对蒸汽压力等级的要求,以及降压操作对锅 炉的维护有利,根据锅炉予热时所能达到的 压力,将锅炉的正常操作压力控制在1.6, 1.8MPa. 锅炉予热是开车过程中十分重要的环 节,严格控制锅炉予热操作程序对锅炉蚱维 护起着十分重要的作用.规定设备检修后先 用脱氧化学软水冲洗锅炉.在常压下予热四 小时,此后以0,1MPa/h的速度升压,压力 升到1.6MPa后氧化炉点火开车.蒸汽过热 器在氧化点火前一小时通汽予热,防止过 热器管壁过烧. 2.严格控制氧化妒点火后升温速度 氧化炉点火后,要缓慢提温.当氧化炉 升温到600,650?时.稳定一段时问,使锅炉 开始蒸发产汽逐渐升压.过热蒸汽温度达到 工艺要求时即向管网送汽.氧化炉再逐渐加 ''38 量至满负荷,使锅炉温度继继升高,达到正 常工艺指标.氧化炉加减负荷温度变化不超 过10?左右., 3.特剐注意锅炉停车保压 锅炉停车保压是防止锅妒降温过快的有 效措施.视组停车,要保温保压.当锅炉系 统检修必须放压时,应使锅炉岛然降温降 压待锅炉自然降压到0,1Mpa时,再放掉 系统内存液存汽降压.并在停车后.对系统 作彻底吹除,防止存留NO气体温度降至露 点以下时与水蒸汽结成酸雾对设备的腐蚀. 4严格对锅炉工艺指标的监测 严格控制锅炉给永质量和锅炉排污水的 ?. 品质.规定锅炉给水温度不得低于140? 5.停止向过热器喷水调温 保证锅炉液位准确可靠,杜绝锅炉断水 和满水事故发生. 6.上管板管口课护套管的结构要合理 改进上管扳符1:3保护套管的结构长度适 当加长,并在套管外壁上缠上一层绝热材料 (见图2).避免套管与列管的直接接触,减小 高温对上管板管口瞬影响.效果比较理想. 图2 tL 严格按设计要求的配比配制隔热材料, 并在施工中保证隔热层静致密性以及与管板 _々紧密结台.停止加水后,根据我厂全加压硝 陵研组阳状,南延长过热器ff每使用寿命, (下转43页J - . / - 图l 估计误差公式: Sy=,/(,-y) s?一估计标准误差 n--观察值的个数 将计算表中的有关数代入上式得 i Sy一V(y-y):/i04357——一百 : :/132(万元)一,/. —一一 (分母中的n一1表示给—个自由度) 于是得到估计标准误差为132万元.是 估计值y与对应的实际值y之间的平均误差. 4.预洲维修费用 经过建立一元直线回归方程,相关系数 检验和计算出估计标准误差后,就可以进行 维修费预测.若预测1990年,1991年的维修 费,则得: Y9o=1216+64.5×4—1474(万元) Y91=1216+64.5×5=1539(万元) 在预测概率为95嘧的条件下,1990年的 维修费的可能范围是多少? 因为概率为95嘶,则概率度t一1.96, 维修费的可能范围是: I474一1.96xI32?Y90?1474+I.96× l32 一 二即;1215?Y9<17~3为维修费预测的 置信区间. 以上介绍了一元线性回归分析法在设备 维修预测中的应用,这仅仅是一种基本的数 学方法,在实际预测中尚有一些具体的有关 问题需要明确,并通过一定『冉方法加以解 决. 因为社会经济现象复杂多变经常呈趋势 变化,因此在预测的同时还应考虑到影响维 修费用的诸多因素.例如: 1.维修费用构成的趋势变化. 2.用于维修的材料,备品配件等价格水 平的变化. 3.设备状况,设备的新旧程度,是否有 超龄服役等. '4.市场行情等等. 只有理论和实际结台才能给企业提供可 靠的信息资料,供领导决策服务.同时也促 进企业管理水平的提高. (上接第38页)减小过热器传热系数,在 过热器的第一层盘管缠热阻很大的耐高温纤 维布,取得r满意效果.过热蒸汽温度维持 在正常指标范围内.从82年至今已使用了8 年时间,多次检查未发现过热器盘管有任何 异常现象,解决了一太难题. -43