電廠鍋爐分隔屏過熱器常見問題原因分析及處理措施

（大唐長春第三熱電廠 吉林省長春市 130103）

摘 要：隨著當今電廠鍋爐鍋爐容量與蒸汽壓力的不斷增加，過熱器在鍋爐中的的地位也越來越重要。但是由于惡劣的工作環境，經常發生管屏出列、管子內壁腐蝕等問題。本文結合長春某電廠多年運行的實際情況對分隔屏常見問題進行了分析，并制定了處理措施。將大大提高機組的可靠性，為設備長周期穩定運行提供可靠的保障。

關鍵詞：過熱器 變形 腐蝕 超溫

0引言

電廠鍋爐是火力發電廠的三大主機中最基本的能量轉換設備。它使燃料在爐內燃燒放熱，并將鍋爐內工質水加熱成具有足夠數量和質量的過熱蒸汽，工汽輪機使用。分隔屏是鍋爐的重要過熱器，但是由于分隔屏過熱器的工作環境十分惡劣，隨著工作時間增加，設備會出現變形、腐蝕等問題，所以必須采取一定的手段和措施，才能為了避免分隔屏損壞，延長設備使用壽命。

1鍋爐分隔屏過熱器的工作原理

過熱器的作用是將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸汽。在鍋爐負荷或其他工況變動時應保證過熱蒸汽溫度正常，并保持在規定范圍內波動。從電廠熱力循環看，蒸汽的初參數越高，則循環熱效率越高。隨著鍋爐容量的增大及蒸汽初參數的提高，過熱器的作用就更加重要。

過熱器由五個主要部分組成： a） 末級過熱器；b） 過熱器后屏；c） 過熱器分隔屏；d） 立式低溫過熱器和水平低溫過熱器；e） 頂棚過熱器和包墻過熱器。

隨著鍋爐容量增大和蒸汽壓力的進一步提高，水蒸發所需要的熱量減少，而蒸汽過熱熱進一步增加，必然要將過熱器布置在爐內的高煙溫區，如分隔屏過熱器。分隔屏過熱器是以吸收爐膛輻射熱為主的輻射換熱器。可以降低爐膛出口煙溫，減少煙氣擾動和旋轉，改善過熱蒸汽的氣溫特性。

2鍋爐分隔屏過熱器的布置及結構

以長春某電廠為例，該電廠擁有兩臺350MW鍋爐為亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環汽包爐，采用平衡通風、直流式燃燒器、四角切圓燃燒方式，燃用褐煤。鍋爐的最大連續蒸發量為1165t/h；機組電負荷為350MW（即THA工況）時，鍋爐的額定蒸發量為1045.56t/h。

分隔屏過熱器就布置在爐膛上方，前墻水冷壁和過熱器后屏之間，沿爐寬方向布置四大屏，每大屏又沿爐深方向分為6小片。每小片由9圈共18根管組成。由于處于爐膛位置和受熱的不同，管子的材質也不同，通常分別為12Cr1MoVG、SA-213TP304H。管屏從爐膛中心開始，分別以一定的橫向節距沿整個爐膛寬度方向布置。

分隔屏沿爐膛寬度方向有四組汽冷定位夾緊管并與墻式再熱器之間裝設導向定位裝置以作管屏的定位和夾緊，防止運行中管屏的晃動；同時，管子與管子之間有活動卡塊（如圖1所示），能保證管子之間能上下竄動，但不會突出管屏面。

3鍋爐分隔屏過熱器常見問題

鍋爐分隔屏過熱器位于爐膛內，工作環境惡劣，出口蒸汽溫度達到540℃，經常發生以下問題：

（1）分隔屏管排卡塊脫開、管排出列；

（2）分隔屏管排彎曲變形；

（3）分隔屏管排內壁腐蝕；

（4）分隔屏流體夾管內彎頭滲漏。

以長春某電廠2號鍋爐為例。檢修期間進行受熱面檢查時，發現2號爐分隔屏過熱器有15根管出列，出列管位置分別在分隔屏夾屏管上方至頂棚管下方，出列管不同程度彎曲（如圖2所示）。出列管全部進行割管更換，割管下口距下彎頭最低處為5.7m，上口距下彎頭最高處為13.4m。

以長春某電廠1號鍋爐為例。檢修期間，對1號爐分隔屏過熱器進行檢查，發現內壁存在結垢（如圖3所示）與腐蝕情況，附著物去除后，可見管內壁有點蝕坑（如圖4所示）。

4鍋爐分隔屏過熱器常見問題原因分析

針對分隔屏常見的問題，通過檢修記錄、水汽指標記錄、現場查驗、化驗分析以及同類型鍋爐分隔屏過熱器設備情況對比，對導致這些問題的原因進行了分析，得出以下結論。

4.1 分隔屏管排出列的原因分析

（1）由于安裝、制造及運輸、運行過程中個別屏管與管之間管卡變形卡澀，運行中出現膨脹偏差時管卡斷裂，部分管失去約束逐漸出列。

以長春某電廠2號鍋爐分隔屏過熱器管排出列情況以及出列管排割管情況進行實物分析（割管下口距下彎頭最低處為5.7m，上口距下彎頭最高處為13.4m）。出列管標高在56.684m至64.384m之間，在此區間由5道活動夾塊，每間隔2.37m有一組活動夾塊固定管排，由此分析管排固定不存在問題，造成管排出列的主要原因就是活動夾塊斷裂。

（2）個別管排超溫，膨脹量增大，也是造成管排出列的原因之一。

以長春某電廠分隔屏過熱器超溫記錄進行分析。根據1、2號鍋爐超溫情況分析，兩臺爐分隔屏過熱器個別管屏在14年、15年均存在超溫情況，其中，2號爐分隔屏第2、5、7、23、24、25點超溫較為頻繁。此處的分隔屏過熱器管均有彎曲變形現象。

特別要強調一點，分隔屏過熱器使用的是12Cr1MoVG，使用溫度是580℃，溫度超限值是484℃。由超溫記錄來看，超溫均在2～5℃之間，時間在1～5分鐘。雖然超溫限值較低，超溫量較小，但測量的是爐外溫度，近似于蒸汽溫度，而沒有考慮爐內管壁存在55℃～110℃換熱溫差，兩者存在溫度梯度。

（3）有時從經濟角度考慮采用給水泵低壓運行。壓力低時蒸發段吸熱量增加過熱段吸熱量減小，導致過熱受熱面管排超溫。

4.2 分割屏管內腐蝕原因分析

（1）水汽品質不合格是導致腐蝕發生的原因之一。在設備運行過程中，曾將發生過熱網加熱器漏泄，當時鍋爐給水、爐水、過熱蒸汽、再熱蒸汽和飽和蒸汽氫電導率超標。抽查21日，過熱蒸汽DDH 0.186μs/cm，22日，過熱蒸汽DDH 0.179μs/cm。

（2）給水、爐水及蒸汽含有微量Cl-、SO42-、乙酸等陰離子導致金屬表面氧化膜破壞，使腐蝕加劇。

（3）過熱器管內壁直接與高溫高壓蒸汽流中的干過熱蒸汽發生高溫蒸汽腐蝕是腐蝕產生的又一可能原因。

（4）基建階段及鍋爐停備用期間，過熱器管內不免存在臟污、積水和氧氣進入，產生腐蝕會使Fe3O4保護膜遭到破壞。

5鍋爐分隔屏過熱器常見問題處理措施

5.1 分割屏管排出列處理措施

國內鍋爐屏過出現大面積亂排、出列還是非常普遍的，輕微的管排出列問題并不嚴重，只要進行處理即可。

（1）重點應該關注管壁超溫問題。建議電廠對各屏爐外測點對應的回路及溫度進行統計，以便了解各回路吸熱及水動力分配情況是否存在問題。

（2）檢修期間，對管屏活動夾塊進行全面檢查，看是否存在卡澀、變形、撕裂，致使管排膨脹受阻和出列因素。

（3）低負荷時注意控制運行壓力，避免過熱器管壁超溫。

（4）在爐內加溫度測點監測屏過金屬壁溫，避免爐內管壁存在55℃～110℃換熱溫差對監測的影響。

（5）進行分隔屏過熱器檢查或檢修，應做好檢查和檢修的詳細記錄以及影像資料，定期進行劣化分析，判斷劣化趨勢，在發生故障前進行更換工作。

（6）給水泵低壓運行可產生一定節能效果，但是低壓運行將導致過熱器超溫，對鍋爐安全運行帶來影響較大，建議謹慎采用低壓運行方式。

5.2 分割屏管內腐蝕處理措施

（1）防止熱網加熱器、凝汽器泄漏，降低蒸汽中的氯離子和氧的含量。加強對給水質量監督，防治減溫水水質不合格。

（2）加強對爐水質量監督，保證過熱蒸汽純度。加強鍋爐排污，降低爐水含鹽量，減少蒸汽攜帶量。

（3）加強凝結水精處理出水質量控制，按月進行水汽系統痕量離子檢測。

（4）加強停爐期間的防腐，每30min監測一次水汽pH值、電導率和氫電導率，每1小時測定一次水汽中的鐵、銅含量，保證爐水和分離器出水pH值大于9。

（5）大小修時加強對汽包內水汽分離裝置的維護，保證水汽分離效果，減少蒸汽帶水。

（6）嚴格加強鍋爐過熱蒸汽溫度的控制，保持熱負荷穩定，防止高溫腐蝕及低熔點腐蝕性化合物貼附在金屬表面上。

6總結

電力工業是國民經濟發展的基礎。電力工業的發展水平和電能供應的數量和質量是衡量工業、農業、國防和科技現代化的重要標準。特別是在我國北方，供熱電廠肩負著冬季為千家萬戶供熱的重要任務，將近6個月的供熱期，機組需要連續運行，其設備穩定性至關重要。而分隔屏過熱器作為電廠鍋爐的重要設備，一旦發生問題必將直接導致機組停運，冬季供熱中斷的嚴重后果。及時發現問題，采取科學有效的措施，降低分隔屏過熱器的事故發生率，將大大提高機組的可靠性，為設備長周期穩定運行提供可靠的保障。

參考文獻：

[1]葉江明.電廠鍋爐原理及設備（第二版）.北京：中國電力出版社，2007

[2]鄭體寬，楊晨.熱力發電廠.北京：中國電力出版社，2007

作者簡介：

孫洪坤（1986.11-），男，籍貫：吉林省公主嶺市，學歷：研究生學歷，工程師，研究方向：電力工程