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410t/h锅炉屏过爆管分析与改造
发布时间：2013-10-12 09:34 来源：未知
柳林电力有很责任公司1号炉于1995年11月7日正式投产至1996年5月份连续运行3 600 h。1996年的5月份，屏式过热器在短短的1个月内连续爆管3次，严重影响了机组的安全稳定运行。经对爆管进行金相分析、试验数据分析和不同部位设测温点试验分析，得出较为合理的改进措施。
1、设备概述
柳林电力有限责任公司1号机组B&WB-410/9. 8-M型锅炉系北京巴威公司制造生产，1995年11月份投产运行，至今累计运行5万多小时，启停137次。
1.1机组主要参数及与本文相关的主要参数
过热器出口压力：9. 81 MPa。
过热器出口温度：540℃。
给水温度：227℃。
屏过额定工作压力：9. 98 MPa。
屏过额定工作温度：510℃。
屏过设计最高金属壁温：515℃。
屏过设计规格：∮2×5 mm。
屏过设计材质：钢102（12Cr2MoWVTiB外圈4根管）与钢12CrlMoV（其余管圈）。
设计屏间热偏差：1.2。
设计屏管间热偏差：1.3。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂希蔽颐腔褂写罅康难钅灸拘伎帕Ｈ剂虾陀衩捉崭芽帕Ｈ剂铣鍪�。
1.2屏过原设计结构
屏过沿炉宽均布14屏，每屏均为W型，由12根∮2×5 mm的U型管组成，最外圈两根管为夹屏管，最外圈4根管材质为钢102，其余为12CrlmoV钢。
2、屏过频繁爆管
爆管发生：19 96年5月份，屏式过热器在短短的1个月内竟连续爆管3次，该炉从投产至爆管累计时间仅3600h。
爆管位置：炉右数第2，3，4屏外圈管。
3、原因分析
3.1金相分析
3.1.1屏过材质符合设计要求
兼用美国DU-4直读型光谱分析仪分析结果说明：管材成份符合钢102，材质符合设计要求。
3.1.2宏观分析
具有长期超温爆管特征如下。
a)爆口断面均粗糙不平，爆口边缘较钝，爆口附近有较多平行于爆口的轴向裂纹。
b)在鼓包处开裂，管径胀粗明显，爆口断面粗糙不平，且附近有较多平行于爆口的轴向裂纹，外表有一层较厚的氧化皮。
c)距爆口20 mm处管径无明显胀粗，管壁厚度不均，向火侧4.6 mm，背火侧5.1 mm。
d)爆口均在管子向火侧。
3.1.3微观分析
具有高温蠕变失效特征如下。
a)三组试样破口处组织均为F+B回，B回沿晶分布，破口处组织明显拉长。
b)三组试样破口处均有大量蠕变孔洞。
c)蠕变裂纹发生以混合型（穿晶、沿晶）机制发展。
3.1.4金相综合分析
据宏观、微观及运行时间、钢的蠕变特征综合分析，三组试样均具有典型长期超温特征，管材较长时间在高温段运行造成管材高温蠕变而失效。据拉尔森一米列尔公式推算，管壁温度高达648℃～680℃，远远超过了钢102≤600℃的要求，因而在短时间内发生了爆管。
3.2结构分析
3.2.1 同屏管间、不同屏间热偏差大
装设测点进行典型工况分析：在同一屏的不同管及不同屏的同一位置管的壁上加装温度测点，主要了解同一屏管与管间热偏差及屏与屏间热偏差，记录典型工况进行分析，如表1所示。
工况一：89 MW。
由表1计算可知：管间热偏差136. 5/95.1=1. 44，屏间热偏差100. 9/84. 33 =1. 20。
同样，在负荷98 MW时，投高加和不投高加也进行了测算，结果见表2。
可见，在89 MW负荷不投高加情况下，管间、屏间热偏差已达1. 44和1.20，丽在98 MW负荷高加投入情况下，管间、屏间热偏差可达1. 55和1.29如考虑不投高加，蒸汽量减少，燃烧加强将会造成更大热,差，则管间、屏间热偏差可高达1. 63和1. 35。在98 MW不投高加情况下，屏过最高壁温高达657℃～187℃，远远超过了钢102壁温≤600℃的要求。此结论与金相试验分析结果(648℃—680℃)基本吻合。
3.2.2屏过结构分析
a)屏过结构产生热偏差：1，2点所在管离火焰太远，3，4，5，6点所在管线长，介质流动慢，且又处于离火焰最近的位置，从而造成同屏内热偏差大。
b)当时本地煤质优、颗粒细，发热量高，使离火焰较近的管壁超温，使热偏差更大。
c)三次风带粉严重，造成火焰抬高，使热偏差大（通过试验证实此因素影响不大）。
4、屏过改造方案
a)去掉每屏的(1)，(2)，(13)管，减小温度偏高、偏低区，降低热偏差。
b)每屏的(3)，(4)，(5)，(6)管提高适当位置做屏管（提高的高度通过计算而得）可降低屏中最高温度；且管长减少，流速加快，减小壁温。
c)如上改造后，考虑到外圈管即近火焰部位管材质为钢12CrlMoV，最高允许温度低于钢102，因而将后屏(13)管去掉，以提高流速，加强管子冷却。
d)通过计算，原12根管质量流速为825 kg/m2．s，前屏10根管为990 kg/m2．s，后屏9根管质量流速为1100 kg/m2．s，可见改进后流速大大提高。
5、改造前后情况比较
从表3可以看出改造后温差降为26℃，54℃，大大降低了热偏差。屏间温差是由炉膛顶部热负荷分布不均所致。
可见，改造后屏内管间，屏间温差大幅下降。自1996年屏过改造至今已安全运行5万多小时，未见任何异常。
6、结论
a)通过改造前的各种试验、分析确定改造方案。
b)在改造过程中，应考虑到管间热偏差及管内介质流程的影响。
c)屏间热偏差及管材最高允许壁温也是应考虑的重要因素。
d)通过结构改造，降低管之间、屏之间的温差，改善温度分布状态。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
