關于鍋爐過熱器管壁超溫解決辦法的探討

范雎

摘 要：對某廠#1鍋爐高溫過熱器管屏長期存在超溫現象進行分析，經運行采取各種調整措施無效果的情況下，對引起超溫的原因進行了論證，并提出了對設備的改造意見。

關鍵詞：超溫；過熱器出口集箱；更換

某廠#1鍋爐為武漢鍋爐廠制造的WGZ670/13.7-10型超高壓鍋爐，基本型式為：自然循環、一次中間再熱、倒U型布置、中速磨正壓直吹式制粉系統、直流燃燒器四角切圓燃燒。

#1鍋爐高溫過熱器布置在折焰角上方水平煙道，屬于對流式傳熱方式。高溫過熱器受熱面蛇行管排沿爐膛寬度方向布置有97排，高溫過熱器材質：T91，管子規格：Φ42×5.5，計算管壁溫度：579℃，允許管壁溫度：565℃。

1 設備現況

1.1存在問題

#1鍋爐高溫過熱器管屏長期存在超溫現象。在實際運行當中，不管任何磨的運行組合方式，都存在著高過管壁超溫現象。主蒸汽溫度升至額定值535℃時，高過部分管壁溫度達565-570℃以上。高過管壁超溫嚴重影響鍋爐安全運行，為防止鍋爐發生爆管事故，目前采取降低主汽溫度措施，來防止超溫。

1.2對設備危害

2000年6月#1鍋爐投運以來，一直存在著高過管屏超溫情況。2001年4月大修中更換82、88、91排第一根管子。2006年3月發生爆管，爆管位于第50排第二圈迎火側的下彎頭處，并將第48、49、51、52排部分管子沖薄，從爆口的外觀判斷：管壁過熱是引起爆管的主要原因。2008年2月高過爆管，爆管位置高溫過熱器出口集箱第41排連接短管，并將大罩殼內第38、39、40、42、47、51、58、59、61、62、72排第一根管子減薄。

經過分析得知，某廠#1鍋爐爆管位置主要原因為高過管屏超溫。而造成超溫的原因主要為設計上存在問題。為防止超溫爆管，某廠#1爐被迫采用降低主再熱汽溫的方法維持鍋爐運行，一度將主再熱汽溫降低至520℃運行。

2采取的運行調整措施

2.1運行調整減輕管壁超溫現象

正常運行時，控制主蒸汽溫度在規定范圍內，甲、乙側溫度偏差不大于15℃.如超出此限，應該積極設法調整平衡；運行調整中，控制一級減溫器后溫度在410℃左右，最高不宜超過425℃；二級減溫器后溫度在440℃，最高不宜超過460℃。為此在啟動備用磨煤機時，應加大運行磨煤機的入爐煤量，并保證風煤比適當。啟動后，減小運行磨煤機的煤量，盡量保證入爐煤的平衡。也可以提前使汽溫緩慢降至525℃左右，隨后緩慢調整至正常值。嚴格控制升溫升壓速度。其次，在正常切換磨煤機時，應加強對爐內、外二次風的調整，防止出現火焰偏斜及跑邊現象。另外，爐膛結焦也可加以改善。

2.2防止爐內結焦引起超溫的措施：

1）適當降低一次風速度。一次風速度調整必須根據煤質的變化來進行，在額定負荷下，當燃用優質煙煤時，將一次風速度降低到30m/s以下；當燃用一般煙煤時，將一次風速度降低到26m/s以下。降低一次風速度可降低一次風射流的剛性，防止煤粉氣流沖擊對面爐墻從而防止爐膛結渣。

2）嚴禁機組超出力運行，為防止汽機電液調節系統擺動或因電網影響，而致機組超出力，要求機組最大電負荷不超，鍋爐蒸發量不得大于670T/H。

3）各班應加強對爐膛內部結焦情況的檢查，每班不得少于2次，發現問題應及時匯報。各班在保證每班吹灰一次的過程中，就地檢查吹灰蒸汽參數是否符合要求，各吹灰器進出爐膛是否順暢，有無卡澀現象。

4）盡量減少上層磨的運行時間，每周對上層磨進行切換運行一次。為保證火焰中心位置，應對撈渣機關斷門、爐膛人孔等各部漏風處檢查，發現漏風應及時聯系處理，并保證水封的嚴密性。磨煤機出口分離器擋板開度現已重新調整，主控應對磨煤機出力加以控制，在磨煤機出力不足時，應根據磨出力電流、風壓等參數判斷磨出力是否滿足要求，不得隨意變動磨出口擋板開度。

5）應重點對以下參數進行監視：氧量表、煙氣溫度、空預器入口煙溫、空預器出口煙壓、各管壁壁溫、減溫水量與給水量和主汽流量的分配，發現異常，及時查找原因。

6）應嚴格執行吹灰器管理制度，不得隨意對吹灰器停運，如排煙溫度偏高，減溫水量投入較大時，應有針對性地增加吹灰區域和吹灰次數。

4、運行調整效果

經2007年華電集團公司動力技術研究中心節能評價專家組對我公司節能評價查評，發現#1鍋爐運行至今主蒸汽溫度達不到設計值，運行值平均在531℃，如果再提高主、再熱蒸汽溫度，高過及高再管壁溫度就會超過565℃，也曾經因為超溫發生過爆管現象，為保證機組的安全運行，現階段采取降溫運行。超溫的主要原因為煙氣偏差，其次是管內蒸汽工質流量不均勻。并提出整改建議：

1）加強吹灰；

2）加裝風粉在線裝置；

3）建議在機組大修時刷涂料或將高過、高再集箱、管接座、連接短管管材升級；

4）加設爐膛出口的煙溫測點，能有效地觀測實際運行期間的煙氣溫度偏差，提高燃燒調整的及時和有效性。

5、高溫過熱器及進出口集箱布置方式

武漢鍋爐廠在設計時考慮高過集箱及爐外管段非直接受熱面，故采用耐熱等級稍低的材質，如圖1所示。

高溫過熱器集箱以及集箱上的連接短管為12Cr1MoV材質，爐內的高過出口管為SA-213T91材質，在集箱連接短管與SA-213T91管之間一段管子材質為鋼研102。

經新疆電力調式研究所試驗發現過熱器存在管內蒸汽工質流量不均勻的現象，2004年03月在#1爐檢修中根據鍋爐制造廠家的意見將高過管屏最內圈割除20米，可仍然存在管內蒸汽工質流量不均的現象，導致過熱器管壁有超溫現象。

6、改造的必要性

6.1運行調整方面

通過這幾年的運行情況，在運行調整方面做了大量的工作，也因此制定了詳盡的技術措施，改變爐內動力場，對煤粉細度進行了調節，制定了在各種工況下的吹灰措施，在原煤煤質較好的情況下，這些措施能有效控制管壁溫度不超溫，可在煤質變化較大時，就不得不進行降溫運行。

6.2鍋爐設計方面

1）由于鍋爐設計原因及管壁結垢原因使過熱器各管阻不同，使得過熱器管內蒸汽工質流量不均的現象無法消除。

2）武漢鍋爐廠設計高溫過熱器集箱以及集箱上的連接短管為12Cr1MoV材質，允許使用的溫度極限為580℃。爐內的高過出口管為SA-213T91材質，在集箱連接短管與SA-213T91管之間有一段管子材質為鋼研102。鋼研102允許使用的溫度極限為620℃，SA-213T91材質耐溫650℃。超溫爆管的部位主要集中高過出口聯箱連接短管部位（材質12Cr1MoV處）。

為了防止過熱器管壁超溫，為了將主汽溫度調整至額定值以提高機組效率，我們決定采用將高過集箱、管接座、連接短管及連接短管與SA-213T91管之間一段管子材質為鋼研102的管材升級的辦法，以達到防止因金屬管壁超溫而引起管壁爆破的事故。

7、高溫過熱器出口集箱改造方案

將過熱器出口集箱和集箱上的管座、短管，將出口集箱和管座、短管的材質由12Cr1MoV全部更換成SA-213T91（耐溫650度）材質，提高此部位的耐熱溫度。同時將高過出口管屏上鋼研102段也更換為SA-213T91材質。

方案簡述如下：

（1）在#1爐大罩殼內將高過出口聯箱保溫拆除，將甲側大罩殼上開直徑3000mm以上孔，便于新舊聯箱的出入。

（2）從高過出口聯箱與兩側主蒸汽管道連接的焊縫處，將聯箱割除。同時從各高過管排連接短管焊縫處將12Cr1MoV管段和鋼研102管段全部割除。

（3）利用手拉葫蘆將舊集箱倒出大罩殼，將新集箱吊入就位。

（4）在現場完成582個高過管排破口制作，進行原SA-213T91管與現SA-213T91管子的焊接。

（5）完成高過出口聯箱與甲乙側出口集汽管焊接工作，此項工作在破口制作完成后進行，焊接工作不間斷進行。以上各部位管子焊接完成后24小時必須進行熱處理。同時要求每道焊口必須進行焊縫金屬檢查拍片工作。

（6）在#1鍋爐水壓試驗檢驗合格后，拆除腳手架，恢復大罩殼鋼架和保溫，封閉人孔門，工作結束。

8、結束語

根據對#1鍋爐這幾年的運行情況，管壁超溫現象嚴重，由于煤質與設計煤種偏差的增大，從燃燒調整方面已無發減輕管壁超溫，加上鍋爐設計方面的缺陷，特提出更換高過出口集箱的改造方案，以徹底解決鍋爐管壁超溫的情況。

參考文獻：

《武漢鍋爐廠670t/h鍋爐說明書》