干熄焦余热锅炉寿命分析及对策.pdf

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运行与管理
干熄焦余热锅炉寿命分析及对策
文章编号:1004-8774(2014)05-0055-03
千熄焦余热锅炉寿命分析及对策
陈科伟
宝钢股份烁铁厂,上海201822)
The Analysis of Service Life of Coke Dry
Quenching Waste Heat Recovery Boilers
and Related Countermeasures
CHEN Ke-we
作者简介:陈科伟
(1980-),毕业于湖
(Ironmaking Department, Baosteel, Shanghai 201822, China
南大学机械电子工
摘要:対宝钢股份炼铁厂干熄焦余热锅炉的使用状况进行了较深入的分析,归纳总结了程专业,获硕士学
其各主要换热部件的失效模式与机理,在此基础上对各自的使用寿命进行了预测,最后,根据长位。从事炼焦区域
期实践经验积累和历年来锅炉管故障失效原因分析结论,提出了有效延长锅炉使用寿命的对移动机械和炉体设
策。对于(宝钢)干熄焦余热锅炉的安全运行有重要的指导意义
备的管理工作。
关键词:干熄焦;余热锅妒;失效;计划;对策
中图分类号:TK227
文献标识码:;B
0前言
加热至450℃,最后汇集到出口集箱后,送入汽轮机
宝钢股份炼铁厂一期干熄焦( Coke Dry Quench-发电。
ing,简称CDQ)锅炉系统由日本新日铁株式会社全
每台CDQ锅炉的核心换热部件(由上至下)包
套引进,随后的二期、三期CDQ锅炉系统设施是在括二次过热器、一次过热器、上部蒸发器、下部蒸发
消化吸收一期进口设备的基础上进行国产化设计、器、上部省媒器和下部省煤器等6大部分组成,各换
制造的,其中CDQ锅炉本体由原杭州锅炉厂设计制热部件炉管采用水平蛇形排列,每台锅炉的换热管
作,锅炉给水系统、蒸汽及给水自动调节系统,以及数量多达10320根。
锅炉本体以外的热力系统由鞍山焦化耐火材料设计
院设计,第五治金建设公司施工调整。
CDQ锅炉是以氮气为载热剂,以循环风机的强
汽包
制气流为动力,将干熄炉内的焦炭热量由氮气带入
锅炉,进行余热回收。CDQ锅炉的烟气工艺流程
ー去电厂
に次过热器
为:干熄炉过来的800℃左右的循环烟气由上部进
口烟道进人锅炉,先后经过过热器、蒸发器和省煤器
次过热器
这些換热部件,烟气放出热量得以冷却至150℃左
右,从下部出口烟道由循环风机再次送入干熄炉。
蒸发器
CDQ锅炉的汽水工艺流程(如图1)为:105℃
循环泵
的纯水经省煤器加热后引到锅筒,锅筒下部的饱和
水由下降管引到热水循环泵,经加压后进入到蒸发
省煤器(上下两部分)
锅炉给水泵
器,饱和水在蒸发器中受热形成汽水混合物经由上
升管回到锅筒进行汽水分离,经分离的饱和蒸汽进
管道介质为水
管道介质为高温蒸汽
入一级过热器,出来后经减温器再进入二次过热器
管道介质为汽水混和物
图1干熄焦锅炉汽水流程
收稿目期:2014-06-23
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工业锅炉
2014年第5期(总第147期)
1干熄焦锅炉现状
月,6'炉年修中5“CDQ锅炉发生爆管,焦炉煤气产
宝钢干熄焦锅炉管经过长期连续运行后,部分量减少,导致煤气无法平衡,热軋部分轧线停产。
锅炉管已经进入正常使用寿命的末期,其中还有一2CDQ锅炉各主要换热部件管失效原因及
些锅炉管受工艺操作、设备制造安装、供水水质等因使用寿命分析
素的影响,在正常使用寿命期间就频繁岀现爆管事
宝钢CDQ锅炉因其自身结构和操作的特点,锅
故,特别是进入2008年以后,随着焦幾产能的急剧炉管损伤的因素有别于其它类型的锅炉。CDQ余
增加,这一问题开始凸现出来,已经对正常生产构成热锅炉中过热器管、蒸发器管、省煤器管往往是锅炉
较大影响。目前于熄焦锅炉的整体安全状况如何
中工作条件最苛刻的部分,它们不仪和高温烟气接
锅炉是否继续出现泄滿爆管现象,如何预测它们的触,还要受到氧化腐蚀和夹灰气流的磨损。此外,也
剩余使用寿命,能否适应炼焦高开工率的需要,这是承受内压应力和热应力,以及自重和烟气冲刷等载
目前迫切需要掌握的。因此本文深人分析CDO锅荷,它们和联箱的连接处以及其它安装不良的地方
炉安全状况及其剩余使用寿命显得非常有价值,如还会因膨胀受限而产生应力。因每台CDQ锅炉换
果对服役至今的炉管安全状况不掌握,一且出现事热管数量多达10320根,管间距小,很难进行有效
故,就会给正常的生产运行和公司能源平衡带来不的监测和检验,这对其寿命评估带来很大的难题。
可弥补的损失。
本文对宝钢干熄焦锅炉管历年来的失效部位,
1.1CDQ锅炉基本现状
失效机理进行统计与分析,根据失效的严重程度、趋
宝钢股份炼铁厂共有12台CDQ锅炉,一期
势及必要的检测,预测其使用寿命,可为宝钢锅炉换
台于1985年开始投入使用至今已23年;ニ期4台热管的更换维护提供有力的依据。
1991年投人使用至今已17年;三期4台于1997年
2.1二次过热器管
投人使用至今已11年。在使用期间炼铁厂曾对频
次过热器爆管的原因为腐蚀磨损。CDQ锅
繁爆管的换热部件进行了更换,具体如下:1995年
炉循环烟气中含有少量的对设备材质产生腐蚀作用
~1996年对二期4台锅炉的下省煤器进行了更换
的硫化氢和氰化氢等有害组分。二次过热器管外烟
气温度高达800℃,因此其外壁存在高温氧腐蚀和
1996年~1997年对一期4台锅炉的二次过热器进
硫腐蚀。同时,CDQ锅炉的循环气体中所含焦粉对
行了更换;2000年~2002年对二期4台锅炉的二次
二次过热器具有一定的磨损作用。二次过热器爆管
过热器进行更换;2000年~2002年对一期4台锅炉
多发生于底部管子,因高温烟气腐蚀和冲刷导致管
的上、下省媒器进行更換:2002年、209年和200。子壁厚减薄,最终因强度不是而发生爆管。二期二
年分别对二期的8“、5、6“锅炉的上蒸发器进行更
次过热器1985年投人使用,1996年因爆管而对其
换。
进行更换;二期二次过热器1991年投入使用,1999
虽然对部分换热部件进行了更换,但是大部分年发生爆管,经华东理工大学寿命评估认为二次过
炉管仍存在不同程度的磨损腐蚀和材质劣化,整体热器寿命已到,炼铁厂于2000年0~2001年对其进
安全状况令人担忧。
行更换。由此可见,二次过热器因管外烟气温度及
1.2CDQ锅炉爆管造成的影响
管内蒸汽温度均为最高,其使用寿命约为十年。
CDQ锅炉每发生一次炉管泄漏或爆管,需对干2.2一次过热器管
熄焦生产调整后再对锅炉降温降压,而在这段时间
次过热器使用至今很少发生爆管,但因其位
爆管喷射出来的高温高压水和蒸汽致使相邻的炉管置特殊,更换时只能从炉顶吊装,因此,建议在二次
大面积受损,从而以同样的方式影响其它炉管,导致过热器第二次更换周期时同步对其进行更换,也即
恶性循环,影响该佘热锅炉的使用寿命。当一座干更换周