1、前言
锅炉受热面失效问题（一般也称为“四管爆漏”）一直被列为火力发电厂生产运行中第一位的没备事故。作为电网主力机组之一的300MWUP型直流锅炉机组，由于设计、制造、施工、检修、运行和管理等诸多原因，自投运以来锅炉频繁发生水冷壁超温爆管、拉裂泄漏以及过热器、再热器超温爆管和省煤器磨损等事故，严重影响了机组的安全稳定运行。据有关资料统计，华东电网1996年200MW以上机组共发生非计划�；�357台次，累计停运4 326. 7h，其中锅炉事故1 98台次，占总停运小时的77.05%。因此，减少锅炉四管爆漏次数，降低锅炉强迫停运时间，是提高锅炉运行可靠性和经济性的关键。
2、1025t/h UP直流锅炉设计特点及存在的主要问题
2.1设计特点
该锅炉采用了单炉膛结构，使锅炉在燃烧、膨胀、密封和炉墙刚性等方面均获得了改进。整个炉膛水冷壁下辐射划分为52个并联的回路（包括四墙切角在内），采用三级中间混合，炉膛水冷壁在下辐射各管屏进口处原设计采用52只节流阀，作为调整炉膛水动力分配之用。
在锅炉水冷壁四周设置了刚性梁，其作用是防止炉膛受压变形或破坏，并固定锅妒膨胀中心，将地震时产生的载荷和风载传递到钢架上面去。SG l 025t/h直流炉炉膛压力按6.695kPa考虑，刚性梁最大间距为1.9m。沿炉膛高度没有3层导向装置，标高为50m、38m和14m。通过抗剪件与水冷壁连接在一起，以固定炉膛膨胀中心。
过热器受热面按辐射-对流布置方式，其汽温特性随负荷变化比较平缓。本锅炉的过热器共有四级，即低温过热器、分隔屏过热器、后屏过热器和高温过热器，其主要设计特点；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�；�压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
(1)屏式过热器受热面布置为分隔屏、后屏串联结构。这样的结构使得屏式过热器辐射特性好，汽温特性平稳。分隔屏沿炉宽在顶部均匀布置4片，使其能旋转的烟气上升到屏区时，分割烟气旋流，达到均流的目的，从而改善炉膛出口的热力偏差。分隔屏属辐射式过热器，后屏属半辐射式过热器，采用这样二级受热面，使辐射过热器的每一级内焙增减少，使之可以减少其热偏差，使屏式过热器工作更加安全可靠。
(2)屏式过热器与高温过热器采用典型的止幌结构及管间滑动定位结构。屏式过热器的冷却，采用了较高的工质质量流速以提高屏式过热器的可靠性。在设计煤种100%负荷时的后屏过热器的质量流速为1004kg/m2s，比一般的锅炉略高些。
(3)过热器结构设计时，对流受热面采用了大门径管子以增强结构刚性，减少飞灰磨损，降低蒸汽流通阻力。所有过热管束均采用顺列布置，并在尾部竖井烟道的管束两端设置阻流板及定位管等以消除烟气走廊，降低飞灰磨损。
2.2存在的主要问题
目前该炉型存在的主要技术缺陷主要体现在以下几个方面：
(1)水冷壁管由于采用小管径，热敏感性很大，这使锅炉在低负荷运行时，容易引起管壁超温。直流锅炉各点温度是由煤水比来控制的，随着锅炉负荷的减低，锅炉受热面内工质的速度也相应地减慢，通过各段受热面的时间增长，延迟增大，而使锅炉的可控性变差。
(2)锅炉启动旁路系统采用了外置式启动分离器，这给锅炉的启动和停炉带来了复杂的操作。
(3)F辐射引入管上的节流调节阀，其调节管屏的工质流量是按锅炉带基本负荷时，炉墙热负荷分布的规律进行的。但随着锅炉负荷的的降低，炉墙热负荷的分布将更趋不均匀，且分布无一定规律可取，使管屏内工质流量不能与热负荷相匹配。
(4)当燃烧发生扰动时，炉膛水冷壁内工质温度反应迅速，大幅度地波动使局部产牛热应力，造成部件和水冷壁损坏。
(5)直流炉因无汽包进行排污，因而对水质的要求较高。
(6)电厂燃煤管理的逐步放开，使各电厂的煤源增多，煤质不再单一，因而经�；崾怪绷鞴肷杓泼褐衷诵�。
3、直流锅炉受热面失效情况统计分析
3.1锅炉受热面总体失效情况
对300MW机组锅炉受热面总体情况的统计，由图1可以发现：锅炉受热面的失效情况在1995年发生频率比较高，到1 996年有所好转，但从1997年开始，又呈现逐年上升的态势。究萁原因，主要是锅炉设备在设计、制造和安装等方面存在一些问题，如分隔屏在投产时发生大面积爆管是因为分隔屏集箱内部隔板焊接强度不够，造成隔板倾倒，使分隔屏受热面蒸气短路过热而爆管；其次是凶为锅炉制造工艺的问题，如高温过热器等受热面上千只中频焊U不合格，给运行带来了隐患；再者足因为运行等方面造成的受热面失效，如运行人员经验不足、快速热态启动等都是造成受热面失效率较大的原因。
3.2锅炉受热面失效原因分析
为了对受热面失效的发生原因有一个理性和客观的了解和评价，作者对常熟发电厂的4台1 020t/h UP型直流锅炉，从1994～1999年6年时间中受热面运行情况进行了详细的统计和分析，从而对H前电网中作为主力机组的300MW直流机组的可靠性有了个概况性的了解，也为接下来的试验研究工作打好了基础。从统计的结果来看，水冷壁的泄漏是造成直流锅炉可靠性差的主要原因，其它依次是过热器、再热器以及其它承压部件的失效。其中：
(1)水冷壁的失效形式主要表现为由膨胀不畅引起的梳形板拉裂和鳍片拉裂，其中鳍片拉裂除了由水冷壁与包复的拼缝拉裂引起外，还有一些是由管屏间的鳍片拼缝拉裂所引起。
(2)对于过热器而言，顶棚过热器、包复过热器和高温过热器的泄漏发生率相对较高，且其失效形式在4台锅炉上具有典型性和普遍性。通�；嵩诩柑ü�，在一个时间段中，先后产牛同样的失效情况。顶棚过热器的失效主要是其进口集箱引出管角焊缝发生泄漏，还有其中间集箱进出口管座角缝的泄漏；包复过热器的失效主要有2种形式：一是与水冷壁拼缝拉裂导致包复管泄漏；二是包复环型集箱管座角焊缝裂纹泄漏；高温过热器的泄漏基本上只有一个情况，即是高温过热器进口集箱出口管系管座角焊缝裂纹泄漏。
(3)对于高温再热器和低温再热器，其失效的主要形式有2种：一是冉热器穿顶的高冠密封与再热器管的密封焊缝拉裂，再热器管造成泄漏，二是顶棚密封鳍片同再热器管壁碰擦使得再热器管壁强度不够而泄漏。
4、直流锅炉受热面失效现象的试验研究
作为研究工作的重点，作者对典型的受热面失效现象丌展了一系列的热力试验，得到了大量宝贵的现场数据。具体的试验项目及其主要研究结论见表1。研究过程中主要采用了基本于实测受热面温度场分布情况而进行的有限元计算和其它热力计算方法；现场数据采集主要使用总参南京工程兵工程学院微机测控技术研究所的IDCN分布式智能数据测控网络（893网络），数据采集均由计算机控制。
表1中，造成锅炉各受热面失效的原因几乎都可以归结为受热面的膨胀问题，而锅炉的热态膨胀是一个无法回避的客观事实。对受热面来讲，如何使其膨胀不受阻，机组运行过程中所受热应力在其许用应力范围内，是保证锅炉正常运行的前提，也是本文研究的重点。从各项试验的结果来看，受热面的热偏差造成了受热面膨胀的不均衡，运行过程中经常会发生局部应力远远大于许用应力的情况，其后果就是使受热面长期处于疲劳状态，最终导致失效的发生。其次是受热面结构的设计灾合理，有戈设计裕最放得不够，对锅炉在变工况下运行时受热面所受热应力的变化幅值未给予充分的考虑。
5、提高1025t／h直流锅炉受热面可靠性的改进措施
经过大量的试验分析可知，锅炉热偏差以及受热面结构设计欠合理是造成1025t/h直流锅炉受热面频繁失效的二大主要原因。因此根据不同情况，对不同类型受热面进行改进以及对锅炉运行的有关工况进行优化调整是切实提高锅炉受热面可靠性的有效途径。我们在试验中发现，锅炉热偏差与锅炉本身的技术局限性有关，尽管通过空气动力场以及水动力场的调整，可以使锅炉满足运行，但这些冷态的调整本身也存在着各种技术上的不足，再加上锅炉运行过程巾因为设计原因所存在的流量分布不均匀和燃烧过程中产生的各种偏差，严重情况下就会产生受热面失效，致使锅炉受热面爆管泄漏。对于受热面结构问题，可通过试验和计算，了解受热面结构的受力情况，在满足安全运行的前提下，通过有针对性的结构改造·使受热面的应力分布趋于合理，保证受热面的安全运行。
由于要在平时生产过程中对锅炉受热面进行大规模的硬件改造，是不太现实的，所以在本文中，基于对受热而的试验分析，对失效率较高的典型受热面基本上都实施了不同程度的局部改进。具体措施包括：对燃烧系统进行改造，将燃烧器一、二次风喷口反切布置，改进炉内流场分布；改进水冷壁刚性梁内绑带结构，消除上辐射梳形板拉裂；对水冷壁与包覆拼缝进行改进，以减少水平烟道的热膨胀及由于拼缝两侧温差造成的热应力；改进包覆过热器的结构，消除系统热应力和接管根部角焊接应力；改进再热器结构，消除低温再热器管和省煤器悬吊管间的热应力等。
通过数年来所实施的一系列改进，常熟发电厂4台直流锅炉的运行已开始进入稳定和高效期，各类受热面失效的发生极为有限，锅炉机组可靠性的提高是非常显著的。
6、结论
就总体而言，1025t/h直流锅炉的水动力特性基本上是稳定的，大繁的试验多次证实了这一点，锅炉水冷壁在全负荷范围内末出现停滞、倒流或整体的脉动现象。由于直流炉对热负荷的敏感较强，锅炉启�；蛏蹈汉晒讨心嫌谀ッ夯那谢灰鹇帜谌剂狭康耐槐�，使水冷壁受热面频繁地承受了巨大的热冲击，运行操作中在短时间内出现的燃水比失调以及炉膛火焰偏斜更是加大了这种热冲击的力度，使燃烧系统的变工况运行直接加剧了水冷壁热负荷分布的小均匀性，反映到水冷壁的温度变化上，就是水冷壁受热面上的热偏差和温度波动非常严重。水冷壁出口的温度偏差和波动不仪导致了顶棚过热器入口集箱引出管系的热偏差，而且从试验中还发现，这种温度偏差和波动还波及了在流程后面的包复过热器�？梢哉庋担湃雀汉煞植嫉牟痪仁枪绕罘⑸�、发展的主要根源。另外，由于锅炉四角切圆燃烧，其所带来的在炉膛出口有的烟气不平衡特性，也直接导致和加剧了过热器、再热器受热面的吸热不均。热偏差所造成的频繁的巨大瞬间热应力成了过热器、再热器迅速失效的主要原因之一。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。
