2003年末，我廠正在運行的一臺KZL4-1.25型鍋爐的水冷壁管發(fā)生變形事故，此鍋爐左側(cè)的水冷壁管中段有4根變形，中間2根變形較為嚴重。經(jīng)測厚，4根變形和未變形的水冷壁管中部（由于飛灰的沖刷）的厚度由3.5mm減為2.5~2.7mm。變形位置從集箱的350mm以上開始，大約800mm左右。變形管最大彎曲處突起25mm，無脹粗現(xiàn)象。

     是什么原因?qū)е滤�冷壁管變形呢？通過檢查，沒有發(fā)現(xiàn)鍋爐煙管脹口有滲漏現(xiàn)象，因而可以排除因鍋爐缺水而導(dǎo)致水冷壁管變形的可能性。打開鍋筒人孔蓋和集箱手孔蓋，只發(fā)現(xiàn)鍋筒、集箱壁以及水冷壁管內(nèi)有不到0.5mm厚的薄垢，集箱后段有少量泥垢沉積。可見，下降管、水冷壁管、集箱的流通截面積均處于合理的范圍內(nèi)，不存在因水垢而導(dǎo)致水冷壁管過熱變形的現(xiàn)象。排除了以上可能性后，認為司爐人員在鍋爐運行時，沒有注意集箱排污的合理性，排污量過大，且鍋爐正壓燃燒，是造成水冷壁管變形的主要原因。

     該廠為三班制生產(chǎn)，每班安排2名司爐人員。由于管理上的漏洞，每班司爐人員又自行分成上班和下班（即“大班套小班”），每人司爐4小時。按照廠部規(guī)定，司爐人員在當班時，每班須在當班中途對鍋筒、集箱排一次污，交班時再排一次，也就是說三班排污6次。但在大班套小班的形式中，實際每天排污次數(shù)達12次。據(jù)司爐人員講，集箱排污時間一般均在3分鐘左右，并且是一邊向鍋內(nèi)補水一邊排污。而且是打開排污閥后就不管了，直到認為排污差不多了才去關(guān)閉排污閥。問題就出在這里。這臺鍋爐屬于自然循環(huán)鍋爐，主要是鍋水依靠下降管流至集箱分流至水冷壁管，當水冷壁管吸收爐膛熱量后而提高水溫產(chǎn)生蒸汽，使循環(huán)自然進行。一旦出現(xiàn)異常現(xiàn)象，這種水循環(huán)就會遭到破壞，事故就有可能發(fā)生。實際上，該廠鍋爐集箱排污不合理，就是一種異常現(xiàn)象。道理很簡單，當排污量過大，且時間拉得過長時，大量的爐水排出，使水冷壁管供水不足，尤其是靠近排污管的水冷壁管，在排污速度過快，且時間過長時供水會更加不足。由于供水不足，管壁溫度就會很快升高。從此臺鍋爐運行情況看，其積灰嚴重，爐門燒壞以及外殼熏黑，因而斷定長期處于正壓燃燒狀況。司爐人員按照廠部規(guī)定排污后，有時氣壓很難保住，因而不得不加大給煤量和鼓風(fēng)量，使鍋爐正壓燃燒。鍋爐正壓燃燒的后果是燃燒工況惡化，爐膛溫度大幅度升高。此時，水冷壁管就會大量吸熱，管內(nèi)的部分水就會迅速地蒸發(fā)，出現(xiàn)飽和沸騰工況直接過渡到膜態(tài)工況，在管壁上形成蒸汽膜。蒸汽膜的導(dǎo)熱性能差，帶走的熱量少，久而久之，水冷壁管就會因得不到冷卻保護而使壁溫進一步升高，加之管壁已減薄，強度降低，因而使水冷壁管很快地因過熱而發(fā)生變形。

     從圖1中可以看出，當集箱排污時，下降管流入集箱的爐水除一部分通過水冷壁管外，一部分通過排污管排出，此時，在排污管上部的水冷壁管2和3就出現(xiàn)了嚴重的供水不足，1和4次之，因而所受變形的程度就不一樣。

     圖1 集箱水冷壁管變形位置示意

     當然，鍋爐正壓燃燒不僅惡化了燃燒工況，提高了爐膛溫度，對水冷壁管變形有一定影響，但如果按照該廠司爐人員這種排污方法長期操作，盡管鍋爐沒有正壓燃燒，同樣可使水冷壁管過熱變形，只不過是變形速度慢些而已。一般鍋爐用鋼均為低碳鋼，在315℃就達到屈服點，450℃以上時就出現(xiàn)明顯的蠕變現(xiàn)象。該廠鍋爐使用不到5年，當司爐人員采取這種不合理的排污方式排污時，管材早已受到了損害，機械強度有所降低，可以說，在這種不合理的排污過程中，管壁的溫度常在450℃以上。由于管壁溫度間斷性地升高降低，熱應(yīng)力也相應(yīng)的隨之變化，水冷壁管的變形也就慢慢開始。早期變形一般很難察覺，但一旦在鍋爐負荷突然增大時，在熱應(yīng)力的作用下，水冷壁管就會出現(xiàn)明顯的變形。變形是一種比較危險的缺陷，當壁溫達到700~750℃時，在幾分鐘內(nèi)就會很快造成爆管事故。那么，為什么右側(cè)水冷壁管又沒有出現(xiàn)變形現(xiàn)象呢？原來，鍋爐在安裝過程中，由于鍋爐本體緊靠右墻壁（僅0.5m），考慮人行通道和維修方便，將右側(cè)集箱排污管接出室外，2只快開式排污閥也安裝在室外，因而司爐人員很少到室外排污。據(jù)司爐人員講，一般3~4天才排污1次，就是去排，時間也不到30秒。因而也就沒有出現(xiàn)像左側(cè)水冷壁管那樣的變形現(xiàn)象。

     可見，鍋爐在運行過程中，應(yīng)正確合理排污，尤其是爐膛兩側(cè)集箱的排污時間應(yīng)注意，一般不要進行排污，以免影響水冷壁管的水循環(huán)，造成變形、爆管事故。若要進行，最好在低負荷或者中止一段燃燒后進行，當水質(zhì)較好時，可不考慮排污，但爐水差時也要進行，但不可盲目任意加大排污量，其排污量應(yīng)按水質(zhì)化驗情況或計算求得，通常定期排污量不超過5%，每班排污1次即可，每次排污時間不得超過30秒；排污閥打開時，應(yīng)短促、間斷進行，快開快關(guān)，開后停幾秒再關(guān)，關(guān)后停幾秒再開，如此反復(fù)幾次。切不可打開排污閥后長時間不管，然后再去關(guān)閉。這樣既可減少熱量損失，又可保證安全。盡量避免鍋爐正壓燃燒，使爐膛和管壁溫度時刻處于正常狀態(tài)下。     王敏