1、前言
对于锅炉来说，为了确保额定过热蒸汽温度的允许偏差在±5℃以内，既保证电厂循环效率，又达到机组安全可靠的运行目的，就必须采用汽温调节措施。目前比较多采用的是喷水减温和摆动火嘴2种方式的相结合。摆动火嘴是针对布置有墙式再热器的锅炉用作再热器调温的手段，但是对过热器同样具有调温作用。喷水减温由于结构简单、调温幅度大和惰性小等特点，在电站锅炉的汽温调节中得到广泛应用。不仅可以调节过热器出口汽温不超温，还可以起到调节四角切圆燃烧方式中两侧汽温偏差的作用。但是，由于减温水温度远远低于该处过热汽温，而且喷水流量不断变化，因此减温器运行条件相当恶劣，经常出现喷水管（笛形管）断裂、套管裂纹等缺陷。这些与调温装置本身、调温手段、锅炉运行都有很大关系，富通新能源生产销售
生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧
颗粒机、
木屑颗粒机、
秸秆压块机压制的
生物质颗粒燃料。
2、过热器调温系统及实际运行状况
某厂于1998年投产的1025 t/h亚临界自然循环汽包锅炉，设计的过热汽温调节方式为喷水减温和摆动火嘴相结合的方式。上三层摆动火嘴设计调节幅度为±20°，从而达到通过改变炉膛火焰中心位置和火焰长度来调节燃烧，进而改变过热器出口温度的目的。两级喷水减温布置见图1所示，一级减温器布置在低温过热器到分隔屏的大直径连接管上，其设计意图是，以此作为主要的调温手段，同时还可以起到�；ず笃凉绕鞑恢劣诜⑸卤�，设计最大喷水量为35t/h。二级减温器布置在后屏过热器到末级过热器的大直径连接管上，能起到灵敏调节汽温的作用，其最大优点是安全、快速，设计最大喷水量为20 t/h。但是锅炉投产运行一段时间后，发现摆动火嘴因执行机构卡死而不能摆动，从而失去了调温功能，过热汽温完全由两级喷水减温器来调节。
3、减温器失效经过及原因分析
3.1减温器失效经过
2004年9月该锅炉进行了一次计划性大修，检修中用内窥镜对减温器进行了检查，未发现异常。锅炉大修后整体启动运行10h后，发现有一末级过热器壁温测点持续超温，随后发生了超温爆管，后在该末级过热器入口集箱内发现一块减温器笛形管碎片(30×30 mm)。扩大检查该锅炉一、二级减温器笛形管，发现均已碎裂损坏。同时，该厂同型号1号炉（1997年投产）在加强监视的情况下运行一段时间后，利用停炉机会对过热器减温器进行检查，发现一、二级减温器笛形管也同样出现了碎裂现象。另外，内套管经过检查未有异常。图2、3为1号炉一级和二级减温器笛形管缺陷图。图4、5分别为2号炉一级和二级减温器笛形管缺陷图。经过了解，其它电厂同类型锅炉减温器也出现过类似缺陷，采取的措施各不相同。
3.2失效原因分析
锅炉设计要求喷水减温器要有较好的雾化性能，因而减温器喷管上设计成笛形，开了很多小孔，使减温水得到雾化。同时，为了避免喷人的水滴与管壁接触引起热应力而产生疲劳破坏，在减温器内装有保护套管，其长度应大于水滴蒸发段的长度。笛形管喷水减温结构简图如图6所示，一级减温器喷管φ76×6 mm，材质为15 CrMo、内套管+426×5 mm，材质为SA- 387GR12CL1；二级减温器喷管φ51×6 mm，材质为lCr18Ni9Ti、内套管+263×5mm，材质为SA- 387GR22CLI。
两级减温水均取自给水泵出口，温度为179℃。一级减温器处蒸汽温度为445℃，二级减温器处蒸汽温度为513℃。因此，一旦有减温水投运时，笛形管处产生温度应力是不可避免的。根据分析：(1)笛形管背汽面和迎汽面存在着很大的温度差，背汽面温度低承受拉伸应力，迎汽面温度高承受压缩应力；(2)背汽面有小孔管段与光管段温度不均匀存在应力；(3)笛形管内外壁由于壁厚也存在温度应力。从2台锅炉的减温器缺陷图可以看出一级减温器笛形管均是在中心部位出现小片管碎裂，而二级减温器笛形管则是从中间一排小孔出现1条长裂纹，自末端往入口发展，有碎裂情况。这是因为二级减温器笛形管管径小，相同壁厚承受温度应力能力更差。事实上，比较1号、2号炉减温器笛形管裂纹随着运行时间增加的发展情况，可以看出，这种由于温差引起的热应力始终存在，如果材质不良，使用寿命则更短。文献比较了lCr18Ni9Ti和12CrIMoV 2种材料作为二级减温器笛形管的温度应力，发现壁厚5 mm的前者受到的温度应力是壁厚3 mm的后者的2.06倍。
此外，二级减温水系统调节阀由于行程调整不当，出现过阀杆顶坏，后预留一定行程，造成减温水有漏流，长期漏流造成笛管始终承受温差引起的温度应力，这也是原因之一。
4、处理方法
4.1定期检查
严格按照安全生产规程定期检查减温器，发现缺陷及时处理。检查方法有2种：(1)将减温器从导汽管上整体切割并移位。具有直观、检查比较彻底的优点；缺点是工作量较大，尤其是焊接、热处理工作量大大增加。(2)从喷水管座的上焊缝将给水管切开，然后用角向磨光机和电动磨具将喷管的上焊缝磨开，抽出喷管，最后利用内窥镜对内套筒进行检查。这样做大大减少了工作量，并且使检查取得了事半功倍的效果。
4.2更换性能更优的材料，适当减小壁厚
从一级减温器缺陷图可以看出，使用超过20 000 h的笛形管缺陷是可以接受的。事实上，15CrMo在520℃以下具有较高的持久强度和良好的抗氧化性能，因此一级减温器笛管只做更换新备品处理。锅炉二级减温器笛形管设计材质为lCr18Ni9Ti，属于奥氏体不锈钢，运行时间不长就会出现裂纹和破碎现象，所以全部二级减温器笛形管更换为珠光体钢12CrlMoV，因为此种材质导热系数大，有利于传热，还具有较高的热强性和持久塑性等特点。某锅炉厂改进型减温器即采用12CrIMoV[3]。根据GB 9222 - 88水管锅炉受压元件强度计算§4.6节中对壁厚的限制要求，适当减小壁厚是可行的，壁厚减小可以减少由于壁厚引起的温度应力。因此新设计的二级减温器笛形管壁厚为3 mm。
4.3加强设备管理和运行调节
减温水系统阀门尤其是频繁动作的调节阀需要加强检修维护，检修后的行程调整由热控和机务共同参与，确保调节到位。燃烧调整不当会造成多用减温水调节汽温，从而引起减温器温度应力，缩短减温器使用寿命。因此，对减温水系统阀门要加强检修，防止漏流；加强运行调节，尽量减小减温水流量和投运时间，这样可以延长减温器使用寿命。
5、结论与建议
虽然不是所有1025 t/h锅炉的过热器喷水减温器笛形管都会出现碎裂现象．但是针对某型锅炉重复发生类似缺陷，提出以下建议，以提高锅炉的安全可靠性。
(1)减温器笛形管裂纹破碎系长期运行的温度应力所致。
(2)减温器温度应力不可避免，但是采用更合适的材料可以延长使用寿命。
(3)加强检查和消除缺陷，防止运行中出现锅炉停运事故；优化运行调节，结合各种调温手段，保证过热汽温正常，尽量减少减温水用量。
（信息来自：富通新能源生物质锅炉
http://www.3zw6g.cn/swzglcp/）
