生物质锅炉低温过热器爆管原因分析及防范措施

生物质锅炉低温过热器爆管原因分析及
防范措施
摘要：生物质电厂锅炉低温过热器爆管，主要是由于机组运行过程中低过管屏结焦严重形成烟气走廊，烟气中携带的颗粒物对管子冲刷减薄导致泄漏。

通过对低温过热器爆管事件原因进行分析，下一步采取相应的防范措施。

关键词：生物质锅炉；低温过热器；结焦；塑性断裂
一、前言
某生物质电厂50MW纯燃生物质锅炉是HX220/9.8-Ⅳ1型循环流化床锅炉，额定蒸发量220t/h，额定压力9.8MPa，额定温度540℃，于2011年投入运行。

尾部竖井布置三层低温过热器，上层采用钢材为SUS316，中、下层采用钢材为12Cr1MoV，规格均为φ38mm×5mm。

2022年4月1日低温过热器上层发生爆管事件，为找出爆管原因，对爆管区域进行检查分析，并提出相应的防范措施。

二、事件概况
该机组于2022年1月25日检修后启动，于13时40分并网。

2022年4月1日02：15，锅炉后竖井烟道低过上层的B侧与前墙处有泄漏响声且有蒸汽冒出，检查确认低过有泄漏。

2022年4月1日11:59机组与电网解列。

2022年4月4日中午对低过爆管区域进行检查，发现炉前B侧第一屏低温过热器上层由上往下数第3个大弯头（B1-9）上部外弧面存在爆口。

2022年4月7日15：09机组检修完毕，重新并网运行。

三、检查情况
（一）现场设备检查情况
1、蒸汽泄漏在低温过热器的上层，在B侧前墙第一屏由上往下数第3个大弯头（B1-9）上部外弧面存在爆口，B1-13、B1-14、B2-13弯头局部均有烟气磨损痕迹，前包墙过热器B侧第1根管子受蒸汽吹扫减薄但未爆裂，B侧包墙过热器炉前第1根管子受蒸汽吹扫减薄已爆裂。

爆管位置现场情况分别见图 1、图
2、图 3。

图 1 低过爆管现场示意图
图
2 图 3
（二）爆口宏观检查情况
B1-9根管子爆口位于炉前弯头外弧面位置，爆口较小（约
3×5mm），爆口周围存在明显的烟气磨损减薄痕迹，管子表面没有发现胀粗、鼓包、发黑发蓝及疲劳裂纹等痕迹，仅在爆口处金属存在局部轻微塑性变形，表现为局部强度不足而发生塑性断裂，见图4。

图 4
（三）低过区域结焦检查情况
对低过受热面结焦情况进行检查，发现低过上层、中层整体结焦严重，烟气流通通道堵塞严重，上层炉后烟气阻流板完好但已被结焦覆盖，见图5、6；低过下层管子表面亦有结焦，但烟气流通通道仍正常；停机前低过压差约2.30KPa。

图5 低过上层结焦情
况图6 结焦堵塞烟气通道
四、事件原因分析
（一）直接原因
冲刷磨损是本次爆管停机的直接原因。

烟气携带颗粒物对B侧低温过热器管局部产生严重的冲刷作用，使该管子表面局部产生坑洼减薄，当管子减薄至强度不足以抵抗高温蒸汽的压力时，管子发生塑性断裂而泄漏。

结合现场检查情况分析，低温过热器的上层B侧前墙第一屏由上往下数第3个大弯头（B1-9）爆口及附近管子有明显烟气冲刷痕迹，判断为初始爆口。

（B1-9）发生爆漏后，高温蒸汽对B侧包墙过热器炉前第1根管子继续冲刷，进一步扩大蒸汽泄漏。

（二）间接原因
1、爆管位置位于低过炉前靠B侧包墙处，且该区域由上至下有多根管子表面存在明显的烟气磨损痕迹，管子不在吹灰器直接吹扫范围
内，由此可判断磨损是由于该区域形成局部烟气走廊，导致烟速增大，使管子表面受烟气磨损减薄严重。

2、低过上层、中层管子结焦严重，烟气流通通道堵塞严重，管屏
之间由于结焦严重堵塞烟气流通，迫使更多烟气流向两侧包墙位置，
在包墙与低过第一屏之间形成烟气走廊。

该处烟速增大，烟气磨损使
管子表面局部减薄，当管子减薄至强度不足以抵抗高温蒸汽的压力时，管子发生塑性断裂而爆管。

五、事件暴露的问题
1、低温过热器由于管屏较密，中间位置的弯头难以通过眼看、手
摸或测厚的方式进行检查，当形成烟气走廊对弯头产生局部冲刷磨损
减薄后，无法及时发现并更换，存在安全隐患。

2.实际燃用的燃料偏离设计值太多，燃料表层水分偏大，造成锅
炉烟气流速偏大，锅炉出口烟温升高导致低温过热器容易结焦。

六、防范措施
1.在每次停炉要对低过结焦进行全面清理，清焦后对低过上层管
子进行详细检查，对减薄超标管子进行更换。

2.对B侧低过爆管区域管子进行详细检查，对爆管及减薄超标管
子进行更换；对低过上层靠前墙、后墙弯头（尤其是四角位置）进行详细检查，对前、后墙所有烟气挡板进行加宽。

3.当发现受热面有泄漏时，应及时停机或降压运行，防止暴露蒸
汽吹损邻管造成故障扩大。

4.从上配料运行调整等方面入手，严格控制低过入口烟温，防止
低过结焦。

参考文献：
[1] 钟伟文. 生物质锅炉低温过热器结焦分析和预防措施[J]，科学技术创新，2019（13），32-33
[2] 徐建东，张保. 某生物质电厂低温过热器爆管原因分析[J]，江西电力职业技术学院学报，2019，32（03），3-4。