火力發電廠鍋爐高溫過熱器管泄漏原因分析及防治

張炳鋅 王迎夏

關鍵詞：火力發電廠;鍋爐高溫過熱器管;泄漏原因分析;防治

引言

集箱作為熱發電機組的主要設備之一，加熱面階連接節點的頭。主要在系統中起著采集、攪拌、再分配工作醫療（消除或減少熱偏差）的作用，對機組的安全運行具有重要意義。當磁頭中有大異物時，必然會影響加熱區內介質的順利流動，局部加熱區過熱，最終爆炸泄漏，影響裝置的安全經濟運行。當機組運行過程中出現過熱時，應及時組織分析，重點從溫度測量點損傷、積累率、磁頭異物堵塞、爐氣泄漏等方面進行調查分析。直到找出問題的原因并消除了缺陷。

1火力發電廠鍋爐高溫過熱器管泄漏原因分析

1）從爆炸內壁和外壁的宏觀形態分析中可以看出，管道內壁和外壁上都有黑色鱗片，表明管道在使用過程中過熱，爆炸規模不大，典型的“魚嘴”形狀，爆炸部位粗糙，內壁沒有明顯的腐蝕現象。這些是長期過熱引起的管道爆炸泄漏的典型特征。此外，管道爆炸的形成從外部面開始，管道在施加的內部壓力下延伸到內壁，當內部壓力超過材料的屈服強度時，膨脹開始發生。2）硬度試驗結果表明，危險防火材料性能下降較嚴重，符合力學性能試驗和金屬形貌分析的結果。由于面向火災的表面長期直接暴露于熱輻射之下，使用溫度高于面向火災的表面，因此面向火災的表面的蠕變極限和耐久性較低。力學性能試驗結果表明，火災側表面抗拉強度已不能滿足應用要求。在這種情況下，如果存在表面缺陷，很可能是裂紋起始的來源。3）從成礦分析結果可以看出，火面內外墻和火面內墻的成礦結構為鐵素體+水泥，貝氏體結構完全消失，球化程度為5級。金屬界面上有局部腐蝕坑和晶間微裂紋。這些微裂紋是高溫蠕變環境造成的，裂紋沿晶界擴散。由于裂紋啟動前12Cr1MoVG的高溫性能良好，材料沿晶界4）符合用戶指定的操作條件，由于鍋爐長期處于過載操作條件，因此爐內經常出現過熱現象，高溫過熱器管經常處于過熱狀態，完全符合爐管試驗結果。5）從管道爆炸部位的角度來看，爆炸發生在從向外彎曲到燃燒表面的過渡區，到變形最大、形成管道時應力相對集中的直管，屬于蠕變損傷的弱部分;此外，當管道成形時，外部彎曲處的壁厚通過材料變形減小，外部彎曲的內壁容易被管道內過熱蒸汽介質的流動侵蝕，因此該區域本身也是管道結構的弱點。概括地說，爆炸發生在波形曲線之外。

2火力發電廠鍋爐高溫過熱器管泄漏防治措施

2.1溫度控制

由于過熱器的高溫，過熱器的腐蝕失效更加嚴重。必須嚴格控制四層過熱器的出口溫度，并按照規范參數的下限工作，以避免過熱。加強燃燒調節，合理調整主要空氣與次要空氣的比例，尤其是在燃燒小粒徑燃料（如鋸末和稻殼）時，增加次要空氣體積，避免主要燃燒區向上移動，防止高溫過熱器加熱面的二次燃燒。通過調節溫度可以降低4通的腐蝕速率。對每一次爐內停機時的四通道管厚度進行測量比較，將四通道管的通過率從0.5mm/a降至0.2mm/a，效果明顯。

2.2制定科學合理的設計檢修計劃

設計檢修是使所有工作順利完成得到保證的重要一環，只有對檢修過程提高重視程度，才可以將安全隱患有效降低。比如，某廠購買一臺600MW機組超臨界直流鍋爐，在使用時，三級過熱器出口處的高溫段管因為膨脹，不斷變粗，最后導致爆管、泄露事故發生。通過檢查發現，此鋼加三級過熱器出口處的高溫段管彎頭側變粗了很多，壁厚也變薄了不少。通過了解，此鍋爐的三級過熱器出口側最小彎曲半徑為29毫米，同時金超超負荷工作，導致管內氣流流程變長，增大了阻力，最終造成管泄露。通過改造，設計人員將彎曲半徑加大到75毫米，如此便將異物堵塞的情況顯著減少，同時在運行一段時間后，再進行檢驗，并未發現管子有膨脹變粗的情況。因此，只有對合理的設計檢修計劃進行制定，把所有可能存在的安全隱患消除，才可以將風險的發生率顯著降低。

2.3增加防護瓦

通過觀察和厚度測量發現，四路腐蝕的薄化位置基本上位于luvs側，主要是因為luvs側煙氣溫度較高，煙氣中輸送的燃料和粉煤灰顆粒也使四路管道失效磨損。因此，在第4個十字路口的擺線側增加了防磨瓦。防磨瓦的橫截面為半圓（180），由06Cr25Ni20材料制成，內徑33.7mm，厚度3.5mm，長度1500 mm。上、中、下部分固定在輪胎上的4號十字路口，起到了防腐耐磨的保護作用。

2.4更換管道

就損壞的管排，更換受損管座，將損壞的高再入口管座全部換掉，對上述小口徑焊口展開熱處理，全部更換的管座均根據東方鍋爐廠出具的熱處理工藝和焊接工藝展開熱處理、焊接。運用最先進的材質，防止因為受熱不均發生氧化皮脫落，對管道造成阻塞引發超溫爆管。以此，從管材上入手，避免發生爆管泄露問題。

2.5過熱器爆管問題應對策略

過熱器的管道爆炸主要是由于焦化和灰漿沉積造成的。目前采取的措施包括爐溫調節、燃燒裝置熱負荷和蒸發量控制、空氣體積和溫度控制、灰分去除控制、進入爐內廢物加熱值穩定性控制、爐出口負壓控制、減少煙氣輸送粉煤灰的措施、焦炭去除措施優化、灰分去除和脫碳手段的使用等。本文主要討論垃圾焚燒裝置過熱器的改造策略，以下主要研究設備改造和灰分去除及脫碳手段。

2.5.1一次風溫調整

提高一次空氣溫度可以有效地加強干燥效果，避免空氣溫度隨渦輪負荷而發生劇烈變化的情況。這可以通過在第一泵和第二泵出口前將單獨的蒸汽輸送到空氣預熱器的母管門來實現，以便僅作為空氣預熱器的初級空氣流動。提高一次空氣溫度可以有效減少爐內原風量的使用和粉煤灰的產生，從而間接減少過熱器上粉煤灰的積累。

2.5.2吹灰器的選擇

過熱器炭黑氣泡有多種方式，如蒸汽炭黑氣泡、沖擊波炭黑氣泡、聲波炭黑清洗、機械振動炭黑清洗等。不同灰化方法的結合可以有效地去除安裝在加熱器管壁上的粉煤灰，降低粉煤灰聚集的可能性，防止煙氣走廊堵塞。同時，在相應的炭黑吹掃效果下，可以降低炭黑風機管路的維護量，實現更好的設備效率。

2.5.3清灰除焦劑

本文主要圍繞堿金屬去除劑進行炭黑清洗脫碳劑的討論。國內外有許多關于堿金屬距離的研究。例如，1988年，一些科學家通過添加一些試劑來研究澳大利亞的劣質煤，以減少灰渣沉積。當時的研究表明高嶺土、白云石、粗砂、精細氧化鋁等添加劑能有效降低燒結強度。但在中國，通過研究高溫煙氣模擬實驗，可以得出如下結論：高溫下活化鋁土礦、二氧化硅、硅化物、煤灰等具有一定的堿金屬去除效果，在隨后的實驗中，得出高嶺土的堿金屬容量較好。當前，表面堿金屬去除效果的許多研究與吸附劑的化學成分和孔隙結構密切相關。目前，一些國內企業使用除塵裝置清洗爐和過熱器的焦炭。

結束語

立足于電廠鍋爐的角度而言，高溫過熱器是一個極為重要的環節，所以要完全避免高溫過熱器管泄露的可能性機會為零，我們只要從泄露原因為切入點，將防治和預防工作以及運行調整切實做好就能很好規避此類故障。對此，我們應從避免溫度太高、合理控制煙氣流速等方面入手，借助防磨等手段將磨損程度減輕。

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