一台蒸汽锅炉蛇形管变形的成因及其对策

总结出应对措施。

关键词：蒸汽锅炉；蛇形管；预防控制

某单位四年前新购置了一台安保锅炉—全自动水管燃气蒸汽锅炉，并对此项安保锅炉进行投入运行。四年后，工作人员对该锅炉进行了内部检查，在整个过程中相关检验人员不难发现了锅炉过热器蛇形管的管束成弯曲型，管箍亦脱落等弯曲变形现象，随着此种情况的不断扩大，该全自动水管燃气蒸汽锅炉的运作效率大幅度降低，已经严重影响到了它的正常工作。因此，我们首先应该分析出现此种情况的主要原因，才能做出全面性的整改与完善。

该全自动燃气蒸汽锅炉布置为双锅筒纵置式，整体呈 D 型，炉膛周围采用非常好的密封性闭模式水冷壁（包括本体四周）。在炉膛前墙布置了燃烧机和足够的辐射受热面为保证锅炉出力。在炉膛内安排足够多的辐射受热面，对流管束的布置连接比较多。过热器布置在炉膛后部，母材材质为 12Cr1MoVG蛇形管规格为 Ø42*3.5mm，燃料喷入燃烧炉中燃烧，高温烟气通过对过热器和对流管束横向冲刷，然后离开本体从烟囱排入大气。

1.原因分析

1.1该锅炉的设计原因

1.1.1耐火墙的设置

由于该锅炉的自动化程度较高，启动时仅需要按下“启动”按钮，锅炉即进入启动点火状态，又因为升火阶段产生的蒸汽比较少，过热器得不到足够的蒸汽冷却，相当于处于干烧状态，当锅炉能够产生足够量的湿蒸汽并流过炙热的过热器时，200℃左右的湿蒸汽中携带的液态水会迅速汽化为高温、高压过热蒸汽，由于瞬间剧烈的相态变化，使得过热器的安全阀在启炉过程中经常起跳，为了避免过热器安全阀误动作，该厂在过热器前方堆砌了一道耐火墙（如图二所示）

由于耐火墙的设置改变了锅炉炉膛温度场的分布，使得高温烟气绕过耐火墙切着炉墙，单面对过热器蛇形管进行冲刷，由于热量分布不均匀使得高 1320mm的过热管由于过热产生塑性形变，而使离烟气越近的前6屏管束塑性形变越大。

1.1.2管箍的固定装置失去作用

该锅炉过热器蛇形管总共有 26 屏，分别与过热器的进、出口集箱连接，采用上端固定，下端自由悬垂的布置方式，蛇形管的高度为 1320mm；（如图三所示）

管夹仅作为每一屏的管间固定，分别位于距过热器蛇形管上下各500mm 处，在没有外部支撑固定的情况下，经过高温烟气的长时间冲刷，前 6 屏的管箍大部分烧坏并脱落，失去管箍的固定作用；

管 夹 的 材 质 为 1Cr20Ni14Si2， 而 蛇 形 管 的 材 质 为12Cr1MoVG，由于材质不同，在大量烟气的单向冲刷下，产生的变形量也不同，也是造成前 6 屏管夹脱落的原因之一；

由于前 6 屏蛇形管在失去管箍固定作用后膨胀不再受限制，而使得弯曲变形进一步加剧。

1.1.3蛇形管受热不均

该锅炉点火到尚未产生蒸汽以前，过热器处于无蒸汽冷却状态而这时锅炉燃烧产生的烟气却在对其加热，所以过热器壁温很快就会升高接近流过的烟气温度，如果火焰偏斜或温度场不均匀，过热器的蛇形管会因为壁温差异，引起金属膨胀不同步而产生弯曲变形。

同时在锅炉点火后，锅炉受热升温并逐渐产生蒸汽，但在升压过程初期，由于燃料燃烧放热量有限，而且有很大一部分要消耗于加热水和金属管壁，用于炉水蒸发的热量就不多，因此产汽量很少，容易造成过热器受热面蛇形管中的流量不均匀，加之温度场的不均匀，同样会造成过热器蛇形管由于受热不均匀而产生弯曲变形。

1.2管理主要原因

日常维护不当

由于管理不当该锅炉的检维修规程一直没有制定，长期处于事后维修状态，因此该锅炉存在炉墙开裂（开裂位置正处于过热器转角位置）和防爆门密封不严的问题，在锅炉停运后，由于鼓风机停止运行使得锅炉炉膛内的压力由微正压转为微负压，大量的冷空气通过缝隙进入炉膛冲刷着离其最近的过热器管束，同样也能造成蛇形管由于冷却速度不一致而产生变形。

2.预防控制措施

2.1过热器的更换

该过热器个别蛇形管变形量达到了 100mm。 依据国家质量技术监督局 2000 年 1 月 1 日颁布实施的《锅炉定期检验规则》第二章内部检验第十九条变形、鼓包的处理：水管管子直段弯曲变形量不超过其长度的 2%或管子直径，否则应对其进行复位或更换。

由于该锅炉为快装式锅炉且尾部空间狭小、管排密集、要保证焊口的质量非常困难，不便于对过热器进行逐级更换，因此建议对该锅炉整体进行更换过热器，新过热器在原有基础上增加屏与屏之间管箍的连接，使其互为依托，防止脱落。

2.2耐火墙改造

在现有耐火墙的基础上对其进行镂空，改造成花墙，这样既可以有效的阻止过热器安全阀的频繁起跳，又使得整套过热器蛇形管进行了均匀受热。

2.3燃烧系统改革的优化管理

由于该锅炉的启炉过程为程序控制，无法延长点小火预热的时间和大火燃烧的升温曲线，但是可以通过调整启炉阶段的火焰燃烧长度来降低火焰的燃烧强度，避免对过热器蛇形管的直接灼烧，同时编制该锅炉的检修规程，规范定期检验的内容，保证各部件性能完好的同时，还要保证炉膛温度场的稳定避免启动时的烟气泄漏和停炉过程中的冷空气入侵。

3.结论

过热器蛇形管弯曲变形是一个复杂的过程，其产生的原因根据生产现场的实际情况不同也不尽相同，本文针对自动化程度较高的快装锅炉分析其过热器蛇形管弯曲变形的原因，并提出建议和相关的预防措施，为今后此类事件发生提供相应参考。

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