بازرسی اجزای بویلر و تاثیر عوامل بهره برداری در افزایش عمر آنها

آمارهای منتشر شده توسط وزارت نیرو نشان می‌دهد خروجهای اضطراری ناشی از زوالهای اجزا بویلرها، بیشترین سهم را در انرژی هدر رفته ناشی از توقف واحدها داشته است. بر اساس این آمارها در نیمه اول سال ۱۳۸۳، حدود ۲۴ درصد كل انرژی هدر رفته ناشی از زوال اجزا بویلر بوده است.

یكی از دلایل هزینه بسیار سنگینی كه زوالهای بویلر ایجاد می‌كند، خروجهای اجباری بلندمدت واحد از مدار برای تعمیر یا جایگزینی قطعات است.

با توجه به خسارتهای بالای وارده به اجزا بویلر كه یكی از دلایل آن ناشی از عدم كنترل صحیح عوامل بهره‌برداری است، بنابراین ارایه برنامه بازرسی صحیح می‌تواند در افزایش عمر این اجزا سهم به سزایی داشته باشد.

طراحی برنامه بازرسی نیز، به فاكتورهای متعددی مثل نوع طراحی بویلر، دماها و فشارهای كاری بویلر، جنس مواد، تركیب سوخت، تاریخچه و عمر واحد و شرایط كاری بستگی دارد. طراحی بازرسی حول اجزا بحرانی متمركز می‌شود. بطور كلی اجزای بحرانی آنهایی هستند كه زوال آنها مستقیماً بر عملكرد بویلر اثر می‌گذارد. این اجزا بحرانی تحت فشار عبارتند از:

▪ هدرها هدرهای بخار و آ ب

▪ تیوب‌ها- سوپرهیتر، واتروال، اكونومایزر

▪ پایپ‌ها- بخار و آب تغذیه

▪ دی‌سوپرهیتر (Attemperator)

كه در ادامه به بحث در رابطه با این مواد پرداخته می‌شود.

● تیوب‌های بویلر

زوال تیوب‌های بویلر شایع‌ترین دلیل خروجهای اجباری واحد از مدار است. در ادامه به تاثیر عوامل موثر بر زوال این تیوبها می‌پردازیم:

● لوله‌های بخارگرد

▪ مكانیزمهای اصلی تخریب

چون غالباً عمر بویلرهای نیروگاهها بیشتر از ۲۰ سال است، سوپرهیترها یك بخش بحرانی در آنها محسوب می‌شوند. این لوله‌ها در سوپرهیتر (فشار بالا) و سوپرهیتر ری‌هیت وجود دارند. هر دوی اینها لوله‌هایی دارند كه دچار خزش می‌شوند. خزش تابعی از دما، تنش و زمان كاركرد است. عمر خزشی لوله‌های سوپرهیتر با افزایش دما و مكانیزمهای دیگری مثل خوردگی و فرسایش كه منجر به نازك شدن دیواره لوله و افزایش تنش در آن می‌شود- كاهش می‌یابد. همچنین تنشهای اضافی بر اثر انبساط حرارتی و بارگذاری مكانیكی نیز ممكن است ایجاد شود كه باعث ایجاد ترك و سوراخ در لوله‌ها می‌شود واین مساله در عمر پیش‌بینی شده خزشی منظور نمی‌شود.

در طول یك برهه زمانی، بر اثر خوردگی یك لایه اكسیدی در سطح داخلی لوله‌ها ایجاد می‌شود كه این لایه اثر خنك‌كنندگی بخار را كم می‌كند و باعث افزایش دمای لوله می‌شود و عمر لوله به شدت كاهش می‌یابد. همچنین این اكسید داخلی می‌تواند كنده شود، داخل بخار حركت كند و براثر برخورد باعث فرسایش ولوها و اجزای توربین شود. برخی از سوختها، باعث خوردگی شدید لوله‌ها می‌شوند و عمر لوله‌های سوپرهیتر را با افزایش سرعت فرسایش شدیداً كاهش می‌دهند كه اثر آنها حتی از دما و سرعت رشد لایه اكسیدی نیز بیشتر است كه خوردگی ناشی از خاكستر زغال مثالی از آن است.

▪ اثر عوامل بهره‌برداری به منظور افزایش عمر

كنترل دقیق شیمی آب برای كاهش خوردگی سطح داخلی لوله‌ها، جلوگیری از روشن- خاموش شدنهای متوالی كه منجر به تنشهای انبساطی در لوله‌ها می شود، اسیدشویی لوله‌ها زمان تعمیرات اساسی برای حذف لایه اكسیدی داخلی، آنالیز دقیق ماهانه سوخت و گاز مصرفی برای انطباق با استاندارد، قلیاشویی لوله‌ها در تعمیرات، انجام دقیق تستهای NDT در بازرسی‌ها و تعویض لوله‌های فریتی با لوله‌های فریتی كرومایز شده یا زنگ نزن برای جلوگیری از جدایش لایه اكسیدی برای افزایش عمر لوله‌ها اهمیت بسیاری دارند.

▪ برنامه بازرسی پیشنهادی

یك برنامه بازرسی برای لوله‌های بخارگرد می‌تواند بصورت زیر باشد:

▪ بازرسی چشمی- برای نقاطی كه دچار فرسایش، خوردگی، شوك حرارتی یا مشكلات انبساطی هستند.

▪ ضخامت سنجی التراسونیك (UTT) برای نقاط حساس و مسیرهای سوت بلور و نواحی دیواره كه مستعد رفتگی‌اند.

▪ ضخامت سنجی لایه اكسیدی داخلی- در نقاط مختلف باید صورت گیرد به ویژه در اطراف جوشهای بین لوله‌های غیرهمجنس مثل اتصال T۱۱ به T۲۲. از نتایج این مرحله می‌توان در تخمین عمر گسیختگی باقیمانده لوله‌ها استفاده كرد.

● لوله‌های آب‌گرد

▪ مكانیزمهای اصلی تخریب

این لوله‌ها معمولاً شامل لوله‌های اكونومایزر و بخشی از لوله‌های واتروال هستند. این لوله‌ها در دمای اشباع یا كمتر از آن كار می‌كنند و مشكل خزش ندارند. این لوله‌ها به رسوبهای سمت آب (رسوبهای داخلی) حساس‌اند و تخریب‌های وسیع در لوله‌های واتروال می‌تواند بر اثر رسوب‌گذاری ایجاد شود و منجر به خوردگی شدیدو تخریب هیدروژنی شود.

در بویلرهای سیكلی یك مشكل مهم، خستگی خوردگی در نقاط اتصال كوره پایینی مثل اتصال‌های buckstay ها و جعبه‌های هوا است. خستگی خوردگی منجر به ترك خوردگی لوله‌ها از داخل می‌شود كه تشخیص آنها با تست‌های غیرمخرب بسیار مشكل است. سطح خارجی لوله‌ها نیز معمولاً بر اثر فرسایش و خوردگی از بین می‌روند. فرسایش سطحی لوله‌های بویلر و اكونومایزر می‌تواند بر اثر دوده زدایی یا حملات ذرات خاكستر ایجاد شود. خوردگی لوله‌های آب گرد می‌تواند به دلیل احتراق ناقص در مشعل‌ها نیز باشد.

● اثر عوامل بهره‌برداری برای افزایش عمر

براب افزایش عمر لوله‌ها، اسیدشویی و قلیاشویی آنها امری اجتناب‌ناپذیر است اما عدم شستشوی مناسب، خود باعث از بین رفتن لوله‌ها می‌شود. از سوی دیگر كنترل شیمیایی آب مساله بسیار مهمی است. PH آب باید بین ۵ تا ۱۲ كنترل شود.

از جمله عوامل بسیار مهم در افزایش عمر این لوله‌ها به حداقل رساندن مواد رسوب‌دهنده سود (NaOH) روی لوله‌ها با تمیز كاری شیمیایی و عملیات صحیح هوادهی با حذف هوا در گرمكنهای آب تغذیه با فشار كم و یا تزریق مواد شیمیایی اكسیژن‌زدا به منظور جلوگیری از حفره‌دار شدن آنهاست. كنترل احتراق (تنظیم مشعل‌ها، نسبت هوای ورودی و تركیب سوخت) مطابق استاندارد نیز عامل دیگر افزایش عمر لوله‌های بویلر محسوب می‌شود.

● لوله‌های بخار گرد و آب گرد خارج از بویلر

▪ مكانیزمهای اصلی تخریب

خوردگی و خستگی خوردگی مهمترین مكانیزمهای زوال لوله‌های خارج از بویلر هستند. لوله‌های رایزر از جمله این لوله‌ها هستند كه تركیب شیمیایی نامناسب آب باعث حملات شدید خوردگی و نازك شدن لوله‌ها می‌شود. اما در واحدهایی با عمر بالای سی‌سال، خستگی خوردگی عامل اصلی زوال لوله‌های رایزر در پنت‌هاوس بویلرهاست. زوالهای فوق زوالهایی بسیار خطرناك هستند.

▪ اثر عوامل بهره‌برداری برای افزایش عمر

از آنجایی كه این لوله‌ها خارج از سیستم بویلر هستند، آموزش مناسب پرسنل بهره‌برداری از مهمترین راههای جلوگیری اززوالهای شدید است. از سوی دیگر پیشگیری از خوردگی عامل مهم دیگری در افزایش عمر لوله‌هاست.

▪ برنامه بازرسی پیشنهادی

▪ بازرسی چشمی:

برای تشخیص فرسایش‌ها، خوردگی و شوك‌های حرارتی شدید اورهیت موضعی، تورم لوله و ...

▪ ضخامت سنجی التراسونیك:

برای تشخیص میزان اكسیداسیون لوله‌ها

▪ بازرسی EMAT:

برای تشخیص نقاطی از داخل لوله‌ها كه دچار خوردگی رسوبی، حفره دار شدن یا تخریب هیدروژنی شده‌اند. با این روش می‌توان نقشه ضخامت را تهیه و خستگی خوردگی را تشخیص داد.

مهندس اعظم باجلقی

مهندس حامد میرابوالقاسمی

مهندس مهدیزاده