循環流化床鍋爐爆管的原因探討

嚴鵬飛 張歡園

摘 要：鍋爐是化工企業中重要的裝置之一，是大型透平機組的動力源，它的穩定運行對整個化工系統有著至關重要的作用。鍋爐運行出現的故障中，爆管的危害性較為嚴重。結合循環流化床鍋爐多次出現的爆管、修復，對循環流化床鍋爐爆管的原因進行探討，并在現場操作和檢修中，針對避免爆管了提出建議。

關鍵詞：鍋爐；爆管；蠕變

1 引言

某公司兩臺HG-130/9.8-LYM循環流化床鍋爐的運行概況，磨損嚴重、頻繁爆管，運行周期短的問題已成為普遍現象，主要表現在：爐膛內水冷壁磨損嚴重，二級過熱器以及水冷壁爆管，耐磨材料脫落，膨脹節撕裂等。針對出現的問題，查閱資料，研究了同類循環流化床鍋爐的運行情況，結合鍋爐技改和維修，重點對鍋爐爆管的原因進行了探討，找出解決辦法，以延長運行周期，穩定生產，增加企業的經濟效益。

2 現場情況

停爐檢查后，發現二級過熱器東二屏距澆筑料上部1米處第七根管道、東側第一屏相同位置均有管屏發生爆管，東側二屏有一根管道發生爆管，東一屏兩根爆管，從減薄的情況看，東一屏爆管處周圍均有不同程度的減薄，東二屏爆管處從斷口看，該管道未發生明顯的減薄現象，也就是說，東二屏爆管是此次事故的直接原因，東二屏爆管后，沖刷東一屏，致使東一屏局部減薄爆管，泄漏量加大，鍋爐給水流量大大低于蒸汽流量，鍋爐被迫停爐。

3 現場分析

二級過熱器管屏材質為12Cr1MoVG 規格?42×5的無縫鋼管。從現場測量看，發現東二屏管道為Φ48×4.8，其周圍管道測量數據為：Φ44、Φ45、Φ46、Φ48、Φ49等，厚度在4.4、4.5、4.6、4.7之間較多，4.7～5.0較少。從現場情況分析，管材由Φ42蠕變到Φ48，但管壁沒有明顯減薄，爆管處呈厚唇狀，這是高溫蠕變的特性，說明二級過熱器管屏東二屏大部分已發生嚴重的金屬蠕變。

同時，對該管屏取樣進行了金相分析，金屬組織發生完全球化。按照DL/T438-2009《火力發電廠金屬技術監督規程》8.7“合金鋼管外徑蠕變變形大于2.5%時應及時更換的規定”，為確保鍋爐系統的安全運行，采取降負荷運行的措施，考慮適當時機更換管屏。

4 原因分析

造成鍋爐爆管的主要原因是水冷壁和二級過熱器的高溫腐蝕和磨損，高溫腐蝕和磨損的機理很復雜。簡言之，主要與下列因素有關：爐膛煙火溫度、燃煤的含硫量和煙氣與灰分顆粒的沖蝕。結合實際運行情況，分析認為經常爆管的原因主要是爐膛煙火溫度過高，主要表現在：

4.1 鍋爐長期單系統運行的影響

由于汽機在系統開車初期運行負荷較低，未并入系統運行，不能進行抽汽，鍋爐給水未經高壓加熱器加熱，鍋爐上水溫度比設計溫度低50℃左右，運行中為了提高主蒸汽溫度，保證后系統穩定運行，運行人員自然會努力在燃燒上采取措施，強化爐內燃燒，于是就提高了爐膛內的燃燒溫度（火焰中心），造成爐膛出口煙溫升高，管屏受到的熱輻射增強，使管壁溫度升高，是造成過熱器超溫的原因之一。

4.2 給煤系統運行不對稱的影響

在爐膛前兩給煤系統中間新上第三臺給煤機后，在正常切換給煤機時，往往出現不對稱運行給煤機，不同程度的出現火焰偏斜及跑邊現象；同時在操作中對爐內、外二次風的火焰調整不好，也是造成過熱器超溫的原因之一。

5 措施

針對上述分析，在操作中避免長期單系統運行和對稱給煤時，主要在鍋爐停運冷卻、點火啟動和水壓試驗過程中，規范操作：

①鍋爐水壓試驗后放水時，利用虹吸法放盡余水，就是降壓放水時只打開鍋爐過熱器出口聯箱上的空氣門，由鍋爐水冷壁下聯箱的定期排污閥進行放水，放光過熱器管束中的積水。

②鍋爐啟動初期，調整好燃燒，盡量在機組并網前不投減溫水，如因鍋爐主蒸汽溫度高，需投減溫水時，可投一級減溫水，盡量不投二級減溫水，防止高溫過熱器入口聯箱二級減溫器出口處的過熱器管束發生水塞。

③鍋爐啟動過程中要防止升溫升壓速度過快。投煤的時間不可過早、投煤量不可突然增大，加燃料量時不可一次增加過多，防止燃燒突然加劇，以防過早的大量使用減溫水。

④鍋爐啟動初期，可利用突然開大排氣門或突然將Ⅰ-Ⅱ級旁路閥門開大的方法，使過熱器管內蒸汽流速突然增加，造成對流過熱器進、出口聯箱內壓差瞬間增大，排除水塞。

⑤鍋爐點火啟動初期，爐膛熱負荷要盡量分布均勻，避免煙溫差過大，引起部分管束超溫。

⑥控制好燃料量，發現壁溫高時要及時采取措施，如削弱燃燒、開大旁路、開大向空排汽門、調整兩側的煙溫差等。

6 結論

①本次鍋爐爆管是由于過熱器長期超溫，部分管屏發生金屬高溫蠕變發生爆管的一次事故。

②通過對本鍋爐水冷壁爆管宏觀斷裂特征和微觀組織的觀測 ，對水冷壁爆管及彎曲的原因進行了綜合性的分析，查明了爆管原因，提出了相應的合理化建議。

參考文獻：

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[2] 戴元青.采取六條措施 防止鍋爐爆管[J].中國設備工程；2012（09）