热水机组爆管成因剖析和集中供热冷水机组爆管解决方法方法

本文通过一台14MW冷水机组因烧蚀而在运行中发生爆管车祸的例子，剖析集中供热机组运行中结垢生成的成因，以便找出了机组爆管的真实缘由。在此基础上，剖析机组运行管理的关键诱因及形成的后果，提出建设性建议，减少和缓解机组的日常管理和运行管理，减少氨氮强度和缓解检修品质，减少实际的机组运行管理水平，防治机组发生类似问题。

1、前言

这台QXS14-1.25/130/70-Q冷水机组建于1998年，并在曾经投入运行。该机组选用双燃烧器，上下布置。工艺步骤选用直供形式，即，机组的出水直接与用户散热器连结，散热后，通过循环泵，回到机组加热。该机组在每年夏季启用。在2003年，进行系统整修时，与现有的SZS14-1.25/130/90-Q冷水机组并联运行，并将原先的直供形式改建为间接取暖，即机组出水到换热，与用户的供暖介质传热后，通过一次网冷水循环泵回到机组加热。在2011年1月23日，QXS14-1.25/130/70-Q冷水机组在运行中发生了爆管车祸，造成机组低压保护停炉。经过查证，机组的燃烧室与对流传热区域的结合部，第二排第二列的炉管发生爆裂，爆管位置示意图见图1。爆裂口长40cm，最宽的位置，长度达3cm，爆裂口部位的材质严重炭化，见图2。

爆管车祸发生后，为了及时恢复取暖，采取了局部封堵举措，割掉爆裂的炉管，从锅筒内直接封堵，对机组进行水压实验，合格后投入使用，恢复取暖工作。

2、爆管成因剖析

发生爆管后，将发生了爆裂的炉管摘除，对炉管进行剖析，发觉爆裂处下部的早已被污垢挡住，挡住位置坐落炉管转弯处，污垢为黄色，经验血剖析，主要成份是CaCO3占69.4%、MgCO3占12%，Fe2O3占7.5%。因为炉管在下部低温区域锈斑，水循环不畅，在低温作用下，炉管在幅射、对流两种传质作用下，炉管内部的对流传热被破坏，炉管过热，在机组压力的作用下，发生了爆管。炉管锈斑状况，如图3。

3、锅炉锈斑的原理

水底的Ca2+、Mg2+的含量总和，称为水的熔点。在机组监察细则中明晰规定，机组的用水强度≤0.03mmol/L。Ca2+、Mg2+以离子型态分布在水底；虽然进行了软化处理的水，水底仍有部份硝酸根离子、碳酸氢根离子。因为碳酸氢根离子在水底一直在进行离解，即：

HCO3－←→H++CO32-（1）

虽然这个过程中，离解很微弱，但因为有（2）、（3）反应的作用，离解推进。这么，在机组运行中，总有生成不溶物质的条件：

Ca2++CO32-→CaCO3↓（2）

Mg2++CO32-→MgCO3↓（3）

在反应式（1）中，在加热条件下，水底的碳酸氢根离解减缓，反应式（1）朝着左侧的速率小于朝着左侧的速率，CO32-离子含量降低，使得反应式（2）、（3）的反应速率加速，也就是在机组运行中，低温部位的管道内锈斑必定发生。

对于这台机组，自身容水量约为30m3，管线与换热容水量约为40m3，总计容水约70m3，额定循环流量为200m3/h，机组美白率为机组循环流量的1%，实际美白率为机组循环流量的5‰，根据实际美白率估算，机组在夏天暖气，运行时间为120天，这么，实际美白量为V：

V=200m3/h×5‰×24h/d×120d=2880m3（4）

这么，从机组注水降压到机组暖气结束停止运行，共计注入机组的软化水为2950m3。

Mg2+的原子量为24，Ca2+的原子量为40，按照氨氮验血结果，Mg2+强度占2%，Ca2+强度占98%，借此估算，在一个供气周期中，可烧蚀的量为：

2950m3×0.03mmol/L×1000L/m3=88.5mol

Mg2+的量为88.5mol×2%=1.77mol

Ca2+的量为88.5mol×98%=86.73mol

这两种离子，根据最终都生成CaCO3、MgCO3沉淀物而缔结锈斑，[OT_page]以简化估算而同时说明机组锈斑的问题。

CaCO3的分子量为100，MgCO3的分子量为84，所以，最终，以完全锈斑的状况，理论锈斑的数目为：

CaCO3锈斑为100×86.73mol=8673g＝8.673kg

MgCO3锈斑为84×1.77mol=148.68g=0.149kg

虽然机组的保湿氨氮完全符合机组监察细则的要求，但，软化水底在达标以后，依然有残余强度，机组运行中，补充到系统的水在持续不断的循环，残余强度最终就会在机组低温部位烧蚀。从估算的结果剖析，这一个供气周期中，可烧蚀的人数达到8.8kg，对于局部低温的炉管，这个数目早已构成恐吓。

在管网情况较好的状况下，系统修护率将要上升，修护量的提高，必定造成积碳人数降低，对机组的害处逐渐提高。

这台冷水机组，因为从1998年投用以来，因为其内部步骤的特殊性，在机组内部设计了三段步骤，通过层板，在锅筒内分段，将风冷壁管分成三部份，产生串联步骤，加长了传热步骤，延长了传热时间，有效的增加机组的提高体温的能力。也正是这个缘由，搁板的阻隔，日常管理中很难发觉各炉管的实际状况，然而，在每天的年度检测中，也难于发觉存在的问题，每天检测、检修中，可视部份的炉管情况都挺好；而低温部份的炉管难于检测和检修；使用12年中，始终都没有进行过物理擦洗，多年的污垢，在长期的运行后，最终以堵塞炉管而发生车祸。

4、锅炉运行管理的启示

机组作为工业生产的一种特种设备，有很全面的规范和机制，成因很简略，发生危险，形成的后果相当严重.强化管理，保证安全生产，是企业应当做好的工作。为防治再发生类似爆管车祸，结合多年的运行管理，剖析和小结这起爆管车祸，我们感受出一些启示，供机组的运行管理参考。

（1）运行中的管理，应严苛执行操作细则。机组的操作细则明晰了机组运行操作的详细程序，是机组安全运行的基本保障。操作行为满足细则的要求，机组运行符合自身的运行规律，能够安全运行。

（2）着力推进机组的氨氮管理，确保机组用水符合氨氮要求。这儿有个弊端，就是觉得机组氨氮合格就不会发生机组水垢的问题。经过上述的估算，虽然机组的用水强度≤0.03mmol/L，但这儿仍旧存在残余强度，在机组运行中热水锅炉，都会以油渍方式，在炉管中聚积。在这台机组爆管车祸发生后，我们对机组炉水进行验血，强度没有超标。我们日常管理中，有专人负责机组总磷的验血，做到每班一次验血，技术员定期抽查，都符合要求。但最终结果还是发生了问题。为此，在机组氨氮管理中，应尽或许增加机组用水的熔点，提高残余强度，因而减少对机组的害处。

（3）推进机组年度检修工作。冷水暖气机组在运行一个暖气周期后，[OT_page]要执行年度检修工作。检修工作对于机组后续的运行，相当关键。不仅通过检修，确保机组所有部件完好、性能达到要求外，还须要重点对机组炉管进行疏通，确认每根炉管都畅通无阻，以保证循环畅通，同时，这还可以消除管内部份疏松蓄积物。

（4）针对机组自身的结构特征，应采取相应的举措，确认机组的状态。这台14MW冷水机组，因为其自身的结构特征，辅以厚板制做的层板，将机组内部步骤分隔成三段串联步骤，因为层板选用了冲压密闭，致使检修的难度提高，没有定期切割层板，进行炉管疏导，日积月累，经常运行下去，污垢逐年增厚，最终完全堵住了炉管，发生了炉管爆裂的车祸。针对这些特定的机组结构，要下决心定期切割层板，进行炉管的检测、疏通等维护工作，确保完好状态，为安全运行夯实基础。

（5）根据机组监察细则的要求，做好每年的年度检测。这个年度检测应由有资质的单位或机构进行，确认机组的情况是否符合安全运行的条件，并有检测报告。虽然这台14MW冷水机组进行了机组年度检测，因此，虽然年度检测属于常规检测，虽对机组本体的受压器件的完好情况、内部磨蚀状况、水冷壁管、对流管束、炉墙等进行了全面检测，但污渍的状况，常常难于分辨。虽然这么，那样的检测也可以挺好地避免有缺陷的机组投入使用，防止车祸发生。

（6）定期进行机组物理擦洗。这台14MW的冷水机组，运行10余年，没有进行擦洗，成因很简略，在每年的机组检修和机组检测时，可视部份的炉管（对流管、水冷壁管）的管口都没有发觉有皱折、结垢，很白净，所以热水锅炉，没有采取物理擦洗。上面剖析了机组锈斑比较严重的区域常常在机组低温区域，这部份炉管却不能通过常规的方式进行辨别。现在虽非先进的窥镜，但在实际的运行管理中，生产单位配置那样设备十分少。这么，采取定期擦洗的举措，才能有效地降低机组炉管内的脏污，防止类似车祸发生。

（7）推进机组低温部位的防护。这台14MW冷水机组，在燃烧室尾部与对流传热的结合区，是窑炉体温的检查点，即这个位置的气温最高。同时，只是踏入对流传热的开始。因而，机组运行中，这个部位的幅射传质与对流换热都很强，从这起车祸的结果看，说明了这个问题。在机组安装或检修过程中，须要非常关注这一点，可以采用耐低温材料对这部份炉管进行适当保温处理，减少炉管受热硬度，减少缩孔速率，这对于防治类似车祸有积极的作用。

5、结束语

机组安全运行是机组管理的目标之一，重视机组的细节管理、执行规范，是基本要求。在实际运行管理中，结合不同类别的机组的自身的管理还要，应采取相规避策，这是保证机组安全运行的重要方式。通过几年的机组运行管理实践，结合这台14MW冷水机组发生的爆管车祸例子，小结出几点启示，希望对机组运行管理和防治或许发生的问题起到一定的帮助作用。

--吐哈油井公司矿区服务事业部安全环保部祁玉童；吐哈油井公司矿区服务事业部塔河物管公司林飞宇贾占伟

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