某循環流化床鍋爐水冷壁爆管事故分析

【摘 要】 某熱電廠型號為××-75/3.82-M的燃煤循環流化床鍋爐水冷壁管子在2014年1月發生爆管。根據該爐的實際情況，通過分析，對防止水冷壁爆管的預防措施做了一些建議。

【關鍵詞】 鍋爐水冷壁 爆管

1 概況

該爐于2008年投入運行，型號為××-75/3.82-M，為循環流化床鍋爐，鍋爐為膜式水冷壁，管子規格為φ60×5，材質為20G，GB3087。2014年01月12日，該爐爐膛右側墻水冷壁前數第7根管子發生爆管，造成停爐事故。爆管位置為爐膛水冷壁衛燃帶上方約180mm處，爆裂為縱向斷裂，長度約160mm。

2 失效分析

2.1相關檢驗

（1）管子外觀尺寸檢查

用游標卡尺檢驗裂口處直至距裂口約20mm處管壁厚度，裂口處壁厚為0.3mm，20mm處壁厚為4.9mm，失效位置明顯減薄，壁厚減薄環向寬度兩側相加平均23mm。

（2）元素分析

全定量光譜分析

表1 光譜分析結果

符合GB/T3087的要求。管子材質無錯用。

（3）硬度檢測

硬度計檢測失效部位和環向距離20mm處母材，測得最大硬度137HB。在合格范圍內。

（4）金相分析

①非金屬夾雜

對失效位置和環向距離20mm處母材進行非金屬夾雜檢測。100倍視場下非金屬夾雜最嚴重區域。結果表明，失效處與母材非金屬夾雜無顯著區別，因此失效非非金屬夾雜所致。

②金相檢測

取失效部位進行檢測，按照火電廠用20號鋼珠光體球化評級標準DL/T 674-1999，判定為1級球化，珠光體區域中的碳化物呈片狀（對比法）。材料無嚴重劣化。

2.2失效原因分析

根據上述相關檢驗結果和現場實際，判定事故原因為水冷壁管子的嚴重磨損減薄，導致強度不夠，破裂失效。

水冷壁管的磨損是循環流化床鍋爐中與材料有關的最嚴重問題，而一些流化床鍋爐的爐膛下部敷設的衛燃帶與水冷壁管過渡區域的管壁磨損最常見，也是相對比較嚴重的。這類磨損的機理有以下兩個方面：一是過渡區內由于沿壁面下流的固體物料與爐內向上運動的固體物料運行方向相反，因而在局部產生渦旋流；二是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區域產生流動方向的改變，因而對水冷壁管產生沖刷。另外，在爐膛角落區域，水冷壁的磨損也較嚴重，其原因是角落區域內沿壁面向下流動的固體物料濃度比較高，同時流動狀態也受到破壞，粒子濃度高，對金屬碰撞造成磨損。

這臺鍋爐失效的水冷壁管子正好處在上述兩種磨損均較大的區域。但對失效管子兩側管子進行壁厚測量，發現雖有管壁磨損，但未達到失效管子磨損的程度，并且該爐水冷壁管子在衛燃帶上150mm以內噴有金屬耐磨涂料，其余相同水平面上的管子磨損也不大。經仔細勘察，發現失效管子衛燃帶厚度較大，對比照片發現該處衛燃帶上積灰較多。分析原因為，失效管子處衛燃帶上積灰較多，造成磨損嚴重區域偏上，失效位置管壁磨損加劇，爆裂失效。

3 預防措施

（1）加強檢修質量，保證衛燃帶耐火層敷設的相關尺寸；

（2）增高衛燃帶上金屬耐磨料的噴涂高度至200mm；

（3）應加強停爐期間的內部檢驗，及早發現事故隱患。

參考文獻：

[1]牛勇，張立華.循環流化床鍋爐設備.中國電力出版社