1、大容量电厂锅炉受热面爆管原因分析摘要：锅炉受热面爆管一直是电厂锅炉所面临的最大的难题，受热面爆管给发电企业带来重大的经济损失，本文从锅炉爆管实例多方面分析了受热面爆管的可能原因。 关键词：锅炉 受热面 爆管 中图分类号：U664.111 文献标识码：A 文章编号： 前言 近年来大容量高参数锅炉在我国电力工业中得到了广泛应用，随着锅炉容量的日益增大，锅炉受热面的结构布置更趋复杂，由于自身材料、运行工况及受热面所处的恶劣工作环境导致锅炉受热面爆管泄漏事故不断增加。对于大容量锅炉受热面爆管泄漏时，锅炉不能维持长时间运行，一般只能停机检修，因此给电力企业带来了巨大的经济损失，也阻碍了国民经济的发展。广
2、东沿海某大型超超临界锅炉自投入商业运行半年来发生过多次受热面爆管泄漏事故，因此研究锅炉受热面爆管泄漏的原因就十分必要。 1 锅炉简介 广东沿海某大型电厂 1、2 号锅炉采用上海锅炉厂有限公司提供的型号为 SG3093/27.46M533 的 1000MW 超超临界压力直流炉，该锅炉采用引进 ALSTOM 公司技术，结合国内超超临界机组参数特点、锅炉燃煤的特点和用户的一些特殊要求而设计的 型 1000MW 超超临界机组锅炉。 1.1 锅炉型式 本工程 21000MW 超超临界机组的锅炉为超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛双切圆燃烧方式、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢架全悬吊结构、
3、露天布置、 型锅炉。 1.2 锅炉 BMCR 工况及额定工况主要参数 1.3 锅炉各受热面布置及所用管材 1.3.1 水冷壁 水冷壁采用螺旋围绕结构，螺旋管圈水冷壁可以有效消除热偏差，管间用扁钢焊接形成完全气密的炉膛。其中螺旋段、螺旋段下部及燃烧器区域采用 15CrMoG，前墙垂直段、侧墙垂直段、后墙折烟角、后墙管屏及后墙悬吊管采用 12Cr1MoVG 管材。 1.3.2 省煤器 本锅炉省煤器分成两部分，分别布置于锅炉后烟井的低温再热器和低温过热器下面，两组省煤器工质侧呈并联布置。后烟井前后烟道中各布置两组省煤器管组，采用光管蛇形管，顺列排列，与烟气成逆流布置，材料为 SA-210C。 1.3
4、.3 过热器 本锅炉炉顶、包覆过热器采用 15CrMoG 的管材；低温过热器布置于后烟井后烟道竖井中，沿炉膛宽度均布，主材为 15CrMoG、12Cr1MoVG 和SA-213T91；分隔屏过热器布置于炉膛上部，沿炉膛宽度均布，主材为SA-213T91、Super304H；后屏过热器布置于炉膛鼻子的前方，沿炉膛宽度均布，主材为 Super304HSB；末级过热器布置于折烟角上方，沿炉膛宽度均布，主材为 Super304HSB、HR3C。 1.3.4 再热器 本锅炉再热器系统由低温再热器和末级再热器两级组成，低温再热器布置于后烟井前烟道竖井中，与烟气成逆流布置，主材为15CrMoG、12Cr1M
5、oVG 和 SA-213T91；末级再热器布置于水平烟道上方，分成冷段和热段，与烟气成顺流布置，主材为 SA-213TP347H、Super304HSB 和 HR3C。 锅炉受热面爆管实例分析 2011 年 1 月 26 日 1 号锅炉末过爆管：经检查为大罩壳内末级过热器左数第 47 屏、后数第 2 排第一根管裂纹泄露，部位：管屏与集箱管座的连接管，靠近集箱管座焊口的管段，宏观检查泄露管段，存在原始制造缺陷，导致管子运行一段时间后开裂造成泄露。 2011 年 2 月 10 日 1 号锅炉省煤器爆管，停炉检查时发现停炉检查时发现 HL7 号吹灰器蒸汽喷嘴附近省煤器管道被吹损爆管，共有三根管爆管，
6、两根管被吹薄，分别为 41 米层省煤器左数第 39 屏第一根管爆管、第 2 根管吹薄、左数第 73 屏第 1 根爆管、左数第 97 屏吹灰器下侧第 1根爆管和上侧第一根管吹薄，材质为 SA-210C。原因为 HL7 吹灰器开阀机构撞销脱落，导致吹灰器退出后开阀机构不能及时关闭吹灰蒸汽阀门，使 HL7 附近省煤器管道持续受到蒸汽的吹扫而爆管。 2011 年 2 月 20 日 1 号炉高再爆管，停炉后检查确认为高再出口段左数第 100 屏外圈迎风侧下弯头有纵向裂纹，材质为 HR3C。宏观检查泄露弯管，管子未见发蓝，无明显塑性变形，裂口很窄，说明此次开裂不是超温过热引起的，初步分析该弯管存在原始制造
7、缺陷，运行一段时间后缺陷扩展为宏观裂纹，导致泄露，此次爆管位置和 2010 年 10 月 14 日爆管位置属同一区域，材质同为 HR3C，裂纹同属弯头纵向裂纹，在处理爆管期间还邀请西安热工院和广东电科院进行高再其它弯头超声波和应力检测，共抽检 88 个弯头，未发现晶间微裂纹，但发现其中 50 个弯头残余应力偏大，割管取样 6 根分别送广东电科院和西安热工院进行金属检验。 上图为省煤器爆管处上图为高再爆管处裂纹 锅炉受热面爆管原因分析 锅炉受热面是锅炉的主要传热元件，由于锅炉“四管”处于非常特殊的运行环境中，承受着温度、压力、腐蚀以及应力等多种作用，可以说工作条件很恶劣。对四管爆破泄漏的原因需作
8、具体的分析，才能确定其爆管的直观原因及根本原因，进而提出必要的改进措施。 3.1 新机组的制造、安装质量缺陷 新机组在制造和安装中遗留有较多的焊接质量不良缺陷以及错用钢材和管内留有异物等，以致在运行初期即引起大量的“四管”爆漏事故。有资料显示，在新投产机组中，焊接质量不良引起爆管事故的比例极高约占 35%38%。错用钢材对于被错用的使用温度低的钢材来说，实际上是一种强制性超温运行。制造、安装管子所产生的焊缝缺陷在高温运行中会发生扩展，引起损坏，造成泄漏。 3.2 煤质的原因 煤质比较差的时候，煤中含沙量可能比较高，而且煤粉比较难磨。那么进入炉膛的煤粉既粗又硬。当一次风把粗煤粉送入炉膛后，在炉膛
9、中高速旋转，摩擦炉管壁。长时间的摩擦使炉管变薄，使炉管容易爆裂。煤质差时，炉膛内部较容易结焦。结焦的结果容易引起炉管局部过热，另外还会引起炉膛烟气温度分布不均匀，造成炉管温差加大，金属的热应力引起蠕性变形使金属容易老化和损伤，最终加快炉管爆裂。 3.3 炉内烟气分布不均 锅炉炉膛中烟气温度场和速度场本身分布就不均匀，一般来说烟道中部热负荷大，两边热负荷小。特别是对于采用直流燃烧器四角切圆燃烧方式的锅炉来说，由于四角切圆燃烧方式产生的旋转，造成严重的“扭转残余” ，更加加剧了烟道宽度方向的速度场与温度场的不均匀性，造成部分过热器、再热器管的超温爆管。 本锅炉采用直流燃烧器八角反向双切圆燃烧方式，
10、虽然在炉膛上部设计了能分隔烟气流，降低炉膛出口烟温偏差，减弱切向燃烧时炉膛出口烟气残余旋转的作用的分隔屏过热器，但这本身对分隔屏过热器也是一种冲刷损害。 3.4 吹灰的原因 蒸汽吹灰器长时间运行或吹灰温度、压力太高，或者吹灰枪使用过程发生故障，未及时退出，长期在炉内，且通有蒸汽，而使的管壁长期被高压蒸汽吹刷，吹薄而损坏。本锅炉自从省煤器被吹灰器吹爆之后，参考其他电厂对吹灰蒸汽参数重新设置如下： 3.5 超温损坏 超温总是与爆管现象紧密相连的。超温可分为长期超温和短期超温两种，长期超温是一个缓慢的过程，长期超温是由于蠕变变形而使管子爆破而短期超温则往往是一个突发的过程。由于锅炉管道内部堵塞、缺水
11、、水循环破坏或膜态沸腾等原因，也将造成管道短期超温爆破。当钢材长期地工作在蠕变温度以上，金相组织发生变化，包括珠光体球化、碳钢和钼钢的石墨化、奥氏体钢发生相沉淀等，从而降低金属的晶间强度而损坏，从而引起超温爆管。 3.6 其他引起爆管的原因 其他还有很多引起爆管的原因：给水品质不良造成管内结垢、给水含氧量多造成水侧氧腐蚀、管内氧化皮脱落堵塞造成蒸汽流量小、高温腐蚀造成管壁变薄、防磨片脱落造成局部磨损、热偏差或蒸汽流量偏差管壁受热不均造成热应力等等。 结束语 电厂锅炉四管爆漏的原因具有多方面性和复杂性，但是绝大多数是可控的。只要我们实事求是去分析，从各个方面去分析判断，加强各方面的监督和监管工作，可以防止锅炉爆管事故的发生。 参考文献： 1 上海锅炉厂设计说明书2009.05 2 叶江明电厂锅炉原理及设备中国电力出版社2006.09 3 吴广仁火力发电厂受热面爆管问题分析及对策宁夏电力2002.01
