锅炉设计制造中的问题与对策

锅炉设计制造中的问题与对策

傅俊杰,俞光耀,李云波

西子清洁能源装备制造股份有限公司， 浙江 杭州 311108

摘要：锅炉是工业生产中的一种特殊设备，它在工作时会承受一系列的压力和应力，如果设计和生产不符合相关标准，则可能是工作不良甚至爆炸的现象，严重威胁着工人的生命和财产安全。当前锅炉设计中存在的问题往往体现在焊接、材料、锅炉防爆门、管板焊接接头等方面，需要工作人员高度重视并采取合理措施加以解决。

关键词：锅炉设计制造；问题；对策

引言

随着中国锅炉行业的蓬勃发展，目前已经形成了比较完整的锅炉行业安全管理法规体系。这使锅炉行业能够在从设计到安装的整个生命周期中拥有适当的管理规则和工作流程要求。然而，不可否认的是，该行业仍然存在许多问题。在从锅炉设计到安装的整个生命周期中，人们必须从各个方面严格控制工艺质量，以确保锅炉的安全使用。

1冷凝锅炉的优势

凝结型燃气锅炉之所以具有极高的热效应和节能效益，是因为其具有两大优势。一是显热回收，冷凝技术能降低燃气锅炉的排烟温度，从而减少燃料燃烧损失，同时利用排烟中的显热，可以显著提高锅炉的热效率。回收利用过程中会导致烟气温度降低，为防止出现排烟低温腐蚀，需要控制排烟热的损失范围在160℃左右，但冷凝燃气锅炉采用的大部分都是新型耐腐蚀材质，能使锅炉在使用中受烟气结露温度的干扰降到最低。二是相变潜热利用，由于烟气结露温度是在烟气中氢氧化物分压时的饱和温度，所以一旦锅炉排烟热量散失温度在烟气结露温度以下，那么烟气中的氢氧化物就开始冷凝，从而排出汽化潜热量。

2锅炉制造设计中所存在的问题

2.1 焊接问题

由于锅炉结构复杂，因此焊接也有复杂的工艺流程，焊接人员的专业水平必须符合标准才能工作。但是，目前一些企业的焊工在焊接过程中存在一些不能采取合理的焊接方法的问题，导致锅炉磨损、变形等现象，直接影响到锅炉的安全性和实用性。锅炉的焊接质量不符合标准，导致锅炉爆炸的可能性大大增加，严重威胁生命财产安全。同时，一些企业在焊接时经常会遇到这样的问题，特别是在水冷壁焊接过程中存在较大的间隙，不焊现象较为容易，严重影响了焊接质量。

2.2 容器前炉侧壁变形问题

在锅炉的相关设计规程体系中，大多数都明确规定了锅炉与锅炉壁之间的距离，应留下约1cm的间隙。如果有空位，石棉网也可以用来填充距离。但是，在砖窑施工系统的框架内，还确定了锅炉与炉壁的距离，确定在1cm以内，因此从这个角度来看，锅炉与炉壁的安全距离较宽。但是，在高温下，鸡尾酒会膨胀，所以实际上控制鸡尾酒与炉壁之间的距离约为2cm，一方面可以保证设备的正常运行，不会威胁到炉壁的安全。

3锅炉设计制造

3.1材质选择

（1）因为管程压力高，奥氏体不锈钢强度在中低温时相对碳钢较低，同时为降低成本，管箱筒体、封头、管板均采用碳钢+S32168的复合形式。(2）管箱筒体、封头一般采用碳钢+S32168的复合板。基层一般选择15CrMoR或Q345R。因15CrMoR为耐热钢，高温时强度高，但其有工艺加工性差的缺点，因此在温度相对较低时选择Q345R作为基层，温度较高时选择15CrMoR作为基层。(3）管板采用碳钢堆焊S32168，从制作加工性考虑，一般选择16Mn锻件堆焊S32168，如果温度较高，管板基层可选择锻件15CrMo或锻件20MnMo。在温度不高的工况下，建议优选16Mn锻件，因为锻件15CrMo和锻件20MnMo制作工艺性差，要执行严格的预热、消氢、消应力工艺，且过渡层堆焊时易出现裂纹缺陷；同时使用锻件15CrMo和锻件20MnMo会增加后续管头焊缝的维修难度，因为维修时同样要执行预热、消氢、消应力工艺。(4）根据变换装置高温、高压以及含H2、H2S、NH3等腐蚀性介质的特点，变换装置废热锅炉换热管选用耐晶间腐蚀及耐高温性能较高的S32168不锈钢，壁厚为2.0mm或2.5mm。(5）壳程材料一般选择常见的Q345R和锻件16Mn。

3.2遵循设计标准，规范锅炉布置

在锅炉内部空间设计过程中，必须明确维护任务的具体要求，并根据设计标准设计尽可能合适的空间。例如，有些锅炉对前端空间有一定的要求，其长度应大于锅炉烟管，而后端应具有可用于锅炉拆卸和清洗的有效范围。在安装制造锅炉的布局时，烟道和风道是关键部件之一，烟道空气设计应注意以下几个方面：一是根据现场的实际设计，避免风机出口管道的旋转有一定的偏差，统一风机车轮和风机出口的旋转，避免风道内空气流动形成涡流；其次，发展这种形式的减速弯头，为了使锅炉内部的气体更平稳地流动，应该注意不能使用带角的弯头，这会影响气体的流速，改变其流动方向。

3.3完善科学规范的焊接制度

相关工业企业需要完善科学以及规范化的焊接管理制度体系，对工业锅炉、气液压力容器设备对应的焊接工艺流程进行完善，还需要对焊接方法对应的质量控制工作进行严格界定，严格控制焊接材料以及焊接设备，在优化焊接工艺的基础之上逐步提升锅炉压力容器设备的实际生产质量。在构建和完善规范化的焊接制度过程中，相关责任人需要结合不同焊接方法的焊接现场情况，对常见的焊缝质量问题以及容器表面缺陷进行集中排查，才能够及时采取针对性的焊接质量控制解决方案，将具体焊接工序的责任人落实到位，协同提升全体生产车间人员以及设备管理人员的焊接质量控制水平。完善科学以及规范化的焊接制度，是有效降低焊接缺陷率的关键管理手段，也能够避免浪费锅炉压力容器设备材料和焊接材料。

3.4零部件公差制造设计

零部件的公差调整应满足两个要求：一是质量要求，二是性能要求。只有当锅炉在超负荷状态下稳定运行时，我们才能保证锅炉在使用过程中不会产生危险。为此，必须优化锅炉内部组件的细节，并为锅炉安装设置更详细的值，以减少组件公差对锅炉可靠性的影响。例如，在设计和选择薄膜壁管时，应设置尺寸以减少管壁的焊缝。这有助于减少受热表面管损坏的可能性，提高管道的稳定性。在设计管幕和单管时，还应确保其公差符合设计要求。特别是被加热表面管必须达到一定的质量，才能充分利用被加热表面管的正常特性。

3.5管板、折流板（支持板）及管束制造

(1）管板基材加工完成后进行100％UT检测，对基材堆焊表面进行100％MT检测，Ⅰ级合格。(2）管板预热后方可进行过渡层堆焊，堆焊过程保持层间温度符合焊接工艺，堆焊完过渡层后应进行消除应力热处理，并进行100%PT检测，Ⅰ级合格。(3）过渡层检测合格后，按工艺对复层进行堆焊。(4）管板堆焊完成后进行精加工，制作完成后对复层进行100%PT检测，Ⅰ级合格。(5）对螺栓孔及管板孔进行加工，按工艺相关要求进行加工，管孔尺寸符合图样要求，保证加工精度，不能出现尺寸超差纵向或螺旋状刻痕。(6）折流板外径和管孔尺寸需满足图样要求，钻孔后应倒角除去管孔周边的毛刺，防止穿管时换热管刮伤。(7）在管束装配时，要避免管子强力装入折流板和管板，减少穿制管子时刮伤管子外表面。(8）在管束装入壳体前，壳程筒体焊缝应磨平，装入时禁止强力拉拽，避免刮伤换热管和折流板。(9）水压试验后，应及时吹干水，防止氯离子破坏不锈钢钝化膜，设备长时间不使用时，应进行充氮保护。

结束语

总之，锅炉在工业生产中是重要的设备，它的生产和设计质量直接影响到工业生产的效率和企业的经济效益，因此，工作人员要重视锅炉的设计和生产，通过有效的措施解决存在的问题，以促进锅炉的稳定运行。

参考文献

[1]何有,冯国发.锅炉设计、制造、安装中的问题与对策[J].河南科技,2020

[2]童水光，高效节能环保锅炉设计制造技术及应用.浙江省，浙江大学，2019

[3]许宝杰.锅炉设计制造中存在的问题和解决对策[J].科学技术创新,2018

[4]侯君.关于锅炉可靠性设计特点及措施分析[J].设备管理与维修,2018

[5]唐晶涛.浅析锅炉制造设计中存在的问题及解决对策[J].科技展望,2018