1、提高超临界机组的运行可靠性分析摘要：目前投产的超临界机组的锅炉过热器和再热器管由于内壁氧化皮偏厚、剥落后堆积,导致管内介质流量减少而引起的爆管事故已成为发电企业的突出问题,严重影响了机组运行的可靠性和经济性。本文通过介绍了某发电厂锅炉末级过热器因氧化皮脱落堵塞管子而引起的爆管情况。这将为提高超临界机组的运行可靠性和预防氧化皮的危害提供了一定的理论依据。 关键词：锅炉；末级过热器；爆管；氧化皮；可靠性 中图分类号： TK223 文献标识码： A 1 爆管情况 广东某发电厂 4 号机组的 SG-1913/25.1-M960 型锅炉的末级过热器（末过）结构见图 1，其中末过高温段外三圈下弯头及末过出
2、口垂直段均为 SA213-TP347H 钢，下弯头 4、5、6 号及高温垂直外 6 根管为 SA213-T91 钢，下弯头内六圈管及垂直内 6 根管为 SA213-T23 钢。 图 1 末级过热器管屏 2010 年 3 月 2 日，4 号锅炉末过向左侧发生爆管，爆口位于左数第18 屏管前数第 12 根，运行时间为 22570 h，爆管材料为 SA213-T23 钢，规格为 d38.1mm7.96mm。爆口距离下部弯头 185mm，爆口长 50mm，宽为10mm，内外表面存在平行管轴线多条宏观蠕变裂纹；内外表面有明显氧化皮，爆口呈鱼嘴状，边缘较锋利，呈撕裂爆裂（图 2） 。 图 2 末级过热器爆
3、口 爆破同时吹穿左数第 18 屏前数第 11 根管，以及左数第 17 屏前数第10 根管，吹薄左数第 17、18、19 屏共 20 根管，其中最薄一处为3.3mm。SA213-TP347 钢管子实际厚度为 7.06mm，SA213-T91 钢和SA213-T23 钢管子厚度为 7.96mm。对左数第 125 屏的内 3 圈及左数第5568 屏管的内 2 圈管的下部弯头进行拍片检查，发现有少量的氧化皮，最多的一根管氧化皮堆积厚度约 8mm。 2 原因分析 爆口较小，细长，内部有氧化皮层，且有较多的轴向裂纹等，爆管内部氧化层核爆管下部弯头弯管分别见图 3 和图 4。从图 3、图 4 可以看出，爆管
4、的内部有一层厚厚的氧化皮，而且弯头弯管工艺不良，存在明显凹陷。 图 3 爆管内部氧化层 图 4 爆管下部弯头弯管工艺不良 SA213-T23 钢材质管正常运行时已经达到材质的上限温度，易生成氧化皮，一旦脱落将呈现较大块状或长条状，使弯管工艺较差的弯头部位出现部分堵塞，流通面积下降，管壁温度超限，最终造成长期超温爆管。 3 预防措施 （1） 将 SA213-T23 钢管更换为 SA213-TP347H 钢管，而且更换管的晶粒等级应选较高级别，如 7 级。较经济的方案是将末过最内圈管下部弯头更换为 SA213-TP347H 材料，其他部位下部弯头更换为 SA213-T19材质，材料晶粒等级应使用较
5、高等级，如 7 级。较安全且经济的更换下部弯头的方案是将最内圈管更换为 SA213-TP347H 钢，晶粒等级 7 级；将711 圈更换为 SA213-T91。 （2）控制末过出口蒸汽温度不超过 574，受热面金属温度不超过590。由图 5 可见，末过屏间壁温值为明显的双驼峰曲线，偏差达到50左右，应对锅炉进行燃烧调整以消除两侧温偏差。 图 5 锅炉末过屏间壁温曲线 （3）HP1003 碗式中速磨煤机均匀性指数为 0.80.9，低于一般中速磨煤机的 0.11.1，而且磨煤机出口有 4 根煤粉管，煤粉浓度偏差较大，容易造成燃烧偏斜产生热偏差。 （4）加强炉膛吹灰，定期清洁炉膛的屏式过热器（屏过）
6、 ，以增加炉膛和屏过的吸热，降低末过壁温可降低 5以上，减温水量减少 50%以上。 （5）从两侧减温水量的偏差和末过屏间壁温曲线可以 看出，3、4 号锅炉左右侧烟温存在明显偏差，这不仅使一侧的受热面管子容易出现超温，而且减温水的投退，特别是低负荷阶段尽量不投二级减温水。 （6）温升（降）速率直接影响到氧化皮的剥落，由于氧化皮和基体金属的线膨胀系数有明显差异，控制温升速率显得尤为重要。如果采用等离子点火装置，为防止等离子装置点火起动初期温升难以控制，在起动时应投油助燃，待蒸汽流量达到 100t/h 后才投入等离子点火装置，以减少燃油量。 （7）在起动初期，通过汽轮机起动旁路对系统进行长时间大流量
7、低压冲洗，以将沉积的氧化皮冲走；在起动和升负荷期间，注意监视壁温度，如发现异常，可以采取快速升降负荷变压冲洗。 （8）机组运行中正常升、降负荷速率不 超过 35MW/min，在300600MW 负荷区间内升、降负荷要维持屏过出口温度 530，末过出口温度 571，如由于升降负荷的扰动造成上述温度的波动率超过 5，要适当降低机组的升、降负荷速率或暂停升降负荷，待温度调整稳定后继续进行负荷降操作。机组正常停机要采用滑停方式，滑停过程中屏过、末过蒸汽温度的变化率不高于 2/min。 （9）机组由于事故紧急停机，炉膛通风 10min 后立即停送、引风机运行并关闭送风机出口和引风机进、出口挡板进行焖炉
8、4 h 以上，防止受热面温度快速降低。如紧急停炉后需要对锅炉进行强制冷却，要控制末过、屏过出口蒸汽温度和上述受热面金属温度降温率不高于 2/min；起动分离器储水箱见水后方可起动风烟系统进行通风冷却；通风冷却时根据环境温度控制风机的出力，调整冷段过热器入口烟气温度的降温速率不 高于 2/min。 （10）机组冷态起动过程中严格按照机组升温控制曲线控制蒸汽温度。在机组冷态起动过程中控制机组并列前的温升速率不高于 2/min，机组并列后的温升速率不高于 2/min；锅炉起动中确保燃烧完全，投粉均匀缓慢，蒸汽温度不发生突变，并尽量控制在 蒸汽流量小于 100t/h时不投煤粉。 （11）机组在热态起动
9、过程中严格按照不同状态的升温控制曲线控制蒸汽温度。在热态起动过程中，为防止受热面金属温度降低，锅炉的烟风系统要与其它系统同步起动。烟风系统起动后炉膛通风控制总风量为 35%，在炉膛通风 5min 结束立即点火，点火后要尽快投入燃料，将屏过、高温过热器、高温再热器的温升速率控制为 56/min，防止受热面金属温度降低。 （12）机组起动期间加强疏水的回收和排放管理，防止因不合格的疏水进入主系统和前级系统产生的氧化皮进入后级系统；严格控制冷态冲洗和热态冲洗的水质，冷态冲洗分离器排水水质电导率1S/cm，Fe100L/L 前禁止锅炉点火；热态冲洗分离器排水 Fe50L/L 前禁止锅炉升温升压。 （1
10、3）机组起动阶段，在高、低压旁路阀开启前需开启主蒸汽管道、高压旁路前、主汽阀前、再热蒸汽管道、再热汽阀前的疏水阀，发电机并列后再关闭上述疏水阀。 4 结语 本文通过介绍了某发电厂锅炉末级过热器因氧化皮脱落堵塞管子而引起的爆管情况。从锅炉设备检修、提成了运行等方面，提出了控制过热器氧化皮形成和剥落的措施，如换管、控制蒸汽温度、减少燃烧热偏差、加强吹灰、控制升温速率、控制降温速率、控制冷、热态冲洗水水质等。这将为提高超临界机组的运行可靠性和预防氧化皮的危害提供了一定的理论依据。 参考文献 1银龙；超临界机组氧化皮的 产生与防治J。电力设备，2006（10）. 2姜求志；王金瑞；火力发电厂金属材料手册M。北京；中国电力出版社，2001.
