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420t/h锅炉顶棚过热器爆管原因分析与解决方案探讨
发布时间：2013-10-06 08:50 来源：未知
某热电厂24炉于2005年投运，2007年进行水压试验时发现顶棚过热器管泄漏。在这样短的运行时间内（运行时数不到2万h）就出现顶棚过热器爆管对于自然循环煤粉炉来讲是非常不正常的现象。为此，有必要对爆管原因进行分析并采取相应措施延长顶棚过热器的使用寿命。
1、顶棚过热器爆管事故概况
此厂2#炉2007年小修进行水压试验，当压力为lMPa时，发现顶棚过热器漏水。2#炉顶棚过热器爆管位置为左侧数起第23条，离顶棚过热器入口相连接弯头约1.5 m左右。爆口位于向火面沿管子纵向裂开，爆口边缘管壁减薄明显。爆管宏观形貌如图1、2所示。为查找爆管原因，又再割相邻的一条管子（左侧向右数起第24条），其外观如图3所示。
2#炉实际运行情况如下：
(1)1、2#炉于2007年12月进行小修，经过4个月后，又进行B修，割管取样检查小修爆管泄漏的管子，发现上次更换过的管子（左侧向右数起第23条）内壁有许多黄色的积垢。后又取25排管子（左侧向右数起第4排至第28排）进行检查，发现有积垢。于是打开汽包人孔门检查，发现内面有很多黄色的积垢（上次小修时清理过）。割顶棚过热器入口联箱手孔检查，无异常现象发生。
(2)2#炉电接点水位计时常处于混乱状态。
(3)2#炉双色水位计显示汽包水位波动幅度较大。
(4)2#炉自投产以来，燃烧不很稳定，缺陷较多，如给水主管锈蚀严重等。
2、过热器爆管常见原因分析
(1)长期过热。管壁温度长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度，超温幅度不大但时间较长，锅炉管子发生碳化物球化、管壁氧化减薄、持久强度下降、蠕变速度加快，使管径均匀胀粗，最后在最薄弱部位导致脆裂的爆管现象。
(2)短期过热。当管壁温度超过材料的下临界温度时，材料强度明显下降，在内应力作用下，发生胀粗和爆管现象，常发生在过热器管束的向火面直接和火焰接触及直接受辐射热的受热面管子上。导致短期过热的原因有：管内汽水流量分配不均；炉内局部热负荷偏高；管子内部结垢；异物堵塞管子；错用材料；最初设计不合理等。
(3)磨损。包括飞灰磨损、落渣磨损、吹灰磨损和煤粒磨损。以飞灰磨损为例，是指飞灰中夹带Sioz、Fe203 \AL203等硬颗粒高速冲刷管子表面，使管壁减薄爆管。常发生在过热器入口处的弯头、出列管子和横向节距不均匀的管子上。
(4)汽侧氧腐蚀。在腐蚀介质和循环应力的共同作用下，管内的介质由于水中氧的去极化作用，发生电化学反应，在管内的钝化膜破裂处发生点蚀。主要在停炉时产生，先在过热器的管弯头内壁产生点状或坑状腐蚀，然后扩散到外表面。
(5)应力腐蚀裂纹。在介质含氯离子和高温条件下，由于静态拉应力或残余应力作用下产生的管子破裂现象。常发生在过热器的高温区管和取样管。
(6)热疲劳。炉管因锅炉启停引起的热应力、汽膜的反复出现和消失引起的热应力和由振动引起的交变应力作用而发生的疲劳损坏，常发生在过热器高热流区域的管子外表面。
(7)高温腐蚀。V2O3和Na2SO4等低熔点化合物破坏管子外表面的氧化�；げ悖虢鹗舨考嗷プ饔�，在界面上生成新的松散结构的氧化物，使管壁减薄，导致爆管，常发生在过热器及吊挂和定位部件的向火侧外表面。
(8)异种金属焊接。焊接接头处因两种金属的蠕变强度不匹配，使异种金属焊接界面断裂失效。常发生在过热器出口两种金属的焊接接头处，当焊缝的蠕变强度相当于其中一种金属的蠕变强度时，断裂发生在另一种金属的焊缝界面上。
(9)质量控制失误。在制造、安装、运行中由于外界失误的因素所造成的损坏。导致质量控制失误的原因有：维修损伤、化学清理损伤、管材缺陷（管材金属不合格或错用管材）、焊接缺陷等。
3、某热电厂2#炉顶棚过热器爆管原因分析
理论和实践均证明，2#锅炉发生过热器爆管事故由以下几点原因引起：
(1)管内积盐。由于给水、锅水处理不当，排污不当，造成锅内水大量含盐、含碱；锅炉运行过程中锅炉负荷太大，汽压突降，水位控制过高，汽水分离器效果差，使锅水中大量盐类物质随饱和汽进入过热器管中，长期以往，势必造成管内积盐。
(2)燃烧不稳定。长期在高温下，顶棚过热器受高温腐蚀，腐蚀沿向火面局部浸入，呈坑穴状，导致其组织状态发生了变化，在蒸汽内压作用下，材料发生塑性变形，管子逐渐变粗。管壁减薄，当减至一定程度后，发生爆破拉裂。
(3)安装质量差。安装较粗糙，管内有些残渣。
当然，在这些原因当中，给水品质差，蒸汽带水，导致管内积盐，是引起顶棚过热器爆管的主要原因。
4、运行措施
为防止顶棚过热器爆管，保证锅炉安全运行，提高机组运行的经济性，建议从以下几个方面着手：
(1)进行化学清洗，去除异物、沉积物。
(2)调整炉水指标，提高炉水水质运行。将炉水Cl-含量降低1倍，控制在500mg/L以下。有效降低蒸汽带水中所含盐分。
(3)尽量避免机组高负荷运行，或者高负荷运行时将汽包水位调至最低允许水位-50mm运行（此方法经过论证，是在保证安全的前提下实施的）。
(4)每次停发电机组后，对过热器进行反冲洗。因为盐分见水即溶，特别是高温水，可以有效防止过热器盐分堵塞引起的过热爆管损坏事故。
(5)在运行中，应严格按运行规程规定操作，锅炉启停时应严格按启停曲线进行，控制锅炉参数和过热器管壁温度在允许范围内。严密监视锅炉蒸汽参数、蒸发量及水位等主要指标，防止超温超压、满水、缺水事故发生；做好锅炉燃烧调整，防止火焰偏斜；注意控制煤粉细度，合理用风，防止结焦，减少热偏差，防止受热面严重积灰。保证锅炉给水品质正常及运行中汽水品质合格等。
(6)严格控制燃烧高硫煤。降低S03的生成量，设法降低H2S04露点，减少酸量的凝结；提高温度或避开严重腐蚀的区域，采用抗腐蚀材料；低氧燃烧，降低过量空气系数}采用优质煤、合理掺配劣质煤燃烧、高硫煤合理掺配低硫煤燃烧或掺配定量脱硫剂的方法防止过热器出现高温腐蚀。
(7)保持合理的风、粉配比。一、二次风量配比应保证煤粉迅速着火、燃烧完全；合理的送、引风配比，可保持炉膛的负压，减少漏风，建立良好的炉内空气动力场和燃烧的稳定性，避免炉内温度过高、火焰中心偏斜，造成过热器的热偏差增加，过热器管局部超温甚至爆管。
(8)加强检修工作。①在大、小修过程中，按防爆规程要求，对每根管的各个部位认真进行检查，并做好记录。当高温区管的氧化皮厚度超标时，应更换管子；利用卡尺做直管段胀粗测量，保证合金管胀粗≤2.5%，低碳钢管≤3.5%；检查管的表面是否有微小裂纹（俗称龟裂），有裂纹时应更换；检查高温区向火侧的高温腐蚀情况，发现有严重腐蚀坑部位，应打磨测厚，当厚度不能满足强度要求时，需更换管子。②每隔2×104～5×104h，应对此区域过热器的监视段进行一次割管鉴定工作，主要做金相组织分析和机械性能试验，发现珠光体球化严重(4～5级)或机械性能试验低于标准要求时，应制定更换计划。③从焊接质量方面，应由合格焊工严格按焊接工艺施焊；检修的所有高压焊口必须进行100%探伤检查；焊前清理焊口内壁和管系中的杂物；大小修中对焊接残余应力大和运行中附加应力大的焊缝应重点进行探伤和外观检查。④做好记录整理和档案管理；掌握过热器管的损坏规律。
5、结束语
通过执行以上措施，某热电厂2#炉运行稳定，再未发生过类似事故，从而大大提高了过热器和锅炉的使用寿命。
