论电厂锅炉受热面超温爆管原因及预防

论电厂锅炉受热面超温爆管原因分析及预防
邓又云
（广东省湛江电力有限公司，广东湛江524099）
摘要：锅炉受热面爆漏在锅炉事故中占主要地位，是影响发电机组稳定可靠运行的关键因素。

分析了某电厂锅炉受热面超温导致受热面爆破泄露的原因，并提出了解决炉防止措施，对于同类锅受热面超温引起的爆破泄露有一定的借鉴作用。

关键词：电站锅炉；受热面超温；泄露；原因分析；防止措施
1锅炉设备简介
湛江发电厂锅炉为东方锅炉有限公司生产的GD1025/
18.2-Ⅱ型、亚临界压力参数、一次中间再热、单汽包、自然循环、
单炉膛、平衡通风、尾部双烟道、固态排渣、煤粉汽包炉，锅炉设
计煤种为晋东南无烟煤和贫煤各半的混煤，采用钢球磨中间储
仓式热风送粉系统，四角布置直流式煤粉燃烧器，双切圆燃烧，
在锅炉尾部后竖井下设置有两台容克式三分仓回转式空预器。

锅炉辅机配有两台静叶可调轴流式引风机，两台动叶可调轴流
式送风机，两台离心式一次风机。

2受热面爆管情况介绍
2.1案例一
2012年2月2日#4机组运行86514.6h，高温过热器发生爆管，爆管位置为7-6（左数第7屏逆烟气数第6根），5-1被吹损也发生爆管，两根管子已严重变形见图1，经现场测厚检查，共更换16根管子，其中4-1、5-1、5-3为TP347；其它管子材料为R102。

（1）通过对泄露管段的宏观检验，爆口呈喇叭状，边缘较为圆钝，减薄量不大，管子内壁有较厚的氧化皮，其厚度大约0.2mm，内壁表面有些部位比较光滑，主要是由于爆管时汽水混合物的高速冲刷而十分光洁。

爆管破口胀粗明显，由于爆管时后座力的作用，爆口弯曲严重，使张口很大呈喇叭状。

破口外壁呈灰黑色，还有较多平行于破口的微裂纹，条纹深度较浅。

（2）管子的壁厚检查
高温过热器管规格为准51×8、准51×9，其中炉后离下弯头6m高的部分管子规格为准51×9，按DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》9.3.12第b条的要求，低合金钢管外径蠕变应变大于2.5%时必须及时更换，从管子测量情况看，管子蠕变量正常，紧靠爆管管子的焊口附近其蠕变量只有0.60%。

（3）硬度、壁厚检查
对爆管管子进行硬度检验，检验结果如表1所示（HB）。

12Cr2MoWVTiB（钢102）的硬度参考值为HB150-220，管子的硬度值如表1，7-6爆口管硬度值严重偏低，6-4管子中间位置有一个焊口，两侧母材均低于参考值的最低值，其它管子的硬度都集中在硬度值的下限附近。

（4）微观分析
7-6爆管管子材料为12Cr2MoWVTiB（钢102），这次分析决定保留原爆口，只有爆口附近取样进行金相分析：铁素体+贝氏体球化3级。

（见图2）
爆口侧大部分碳化物分布的铁素体晶界上，呈链状且有长大的趋势，组织已严重老化，背面组织老化不明显。

2.2案例二
2010年2月23日#2机组累计运行96741.56h，2010年2月19日在运行中发现炉内管子漏汽，于2月23日停炉检查，发现后屏过热器右数第12屏外向内数第3根管子发现爆管，爆管现场和爆管位置见图3。

从管子爆口可知：开裂裂口小呈缝隙状，爆口附近氧化皮较厚，管子减薄较少，表面没有明显的胀粗，管壁没有明显减薄，为长时过热爆口。

后屏过热器于2009年2月28日在第6屏第2根管子也出现同类型的爆管，都是位于管子水平段的右侧下部（即向烟侧），由苏州热工研究院对爆管进行了详细分析，主要原因为管子表面结焦严重使管子表面发生腐蚀减薄，同时材料老化导致性能下降，二者共同作用使管子发生失效。

管子编号硬度值硬度值硬度值平均值
4-18
158
160153
157
6-4（上管段）142139148143
焊缝173175193180
6-4（下管段）152144147147
6-6150157163157
6-8164157169163
6-9151151153152
6-10160160158159
7-6（爆口）134134130133
表1爆管管子硬度检验结果
电力建设
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3原因分析
综上两次锅炉受热面的保管爆管情况看，都存在着超温运行的情况，具有相对的共同特征，分析其原因有：
（1）管材12Cr2MoWVTiB（钢102），已严重老化，具有长期过热材质老化的特征。

管材的屈服强度和抗拉强度均显著低于标准值，管子的硬度已严重低于标准的最低值，已不能满足实际运行的需要。

注：钢102（12Cr2MoVTiB）是我国自行研制成功的一种低合金（<3.5%的合金元素量）多组元强化的贝氏体热强钢，目前国内已停止生产，这种材料在设计寿命内频繁爆管的现象较为常见，无法达到材料设计的要求。

该钢种在长期运行过程中，会出现碳化物析出长大等组织老化现象。

过热器管和再热器管因短期高温或长期超温而引起过热器管组织快速老化而发生爆管的情况时有发生。

电厂一般应用金相组织监督及常温性能测试作为钢102过热器管及再热器管的评定判废方法。

但有文献表明，钢102室温强度指标对组织老化反应迟钝，而高温短时力学性能指标则反应灵敏，更适合于作为该钢老化评定的指标。

（2）高温过热器处于长期的高温区运行，管子发生蠕变过程（管径胀粗）的同时，珠光体钢发生珠光体的球化过程。

珠光体的球化导致钢的蠕变极限和持久强度极限降低，因而将导致钢管在运行过程中的蠕变加速。

（3）管材长期过热导致最终在较短时间内由于蠕变而爆破。

通过分析还表明，向火面的组织球化程度比背火面严重，而且与此相应向火面的钢硬度比背火面低。

（4）管子表面产生腐蚀减薄，向烟侧长时过热，二者共同作用而使管子发生爆管。

4防范措施
4.1设备防范措施
（1）由于钢102这种材料组织不稳定，在设计寿命内频繁爆管的现象较为常见，无法达到材料设计的要求，为了保证机组的安全运行，确定R102是否还能适应机组运行的需要，必须对割下的管子进行寿命评估。

必要时用进口的T91管材或更高等级管材替代。

（2）认真做好“四管”防磨防爆检查和炉内管子定期取样作金相分析检查，特别是平时易影响到超温的区域，如出现管子超温氧化严重、蠕胀变形等问题超标时应及时更换，避免因超温引起管材质量老化爆管事件。

同时应针对性地加强炉“四管”改造力度，提高超温区域管材等级。

（3）利用停炉机会，对锅炉风烟系统挡板、减温水调节器、燃烧器检查系统等设备进行彻底检查，必要时利用其他外界手段确保受热面在正常的温度下安全稳定运行。

（4）及时清除炉内管子结焦，加强对结焦部分管子检查，防止焦内腐蚀、老化。

（5）加强对炉膛出口受热面的出列、变形管子校正恢复，避免形成烟气走廊，使局部管子超温过热。

（6）加强受热面个区域的管材监督，建立完善的档案制度，有效监控各区域的温度及材质变化情况。

4.2机组运行中的防范措施
（1）锅炉正常运行时应维持主蒸汽、再热蒸汽温度为540±5℃，两侧汽温偏差＜15℃；过热器和再热器管壁温度不超过运行控制温度。

（2）做好燃烧、配风的调整工作，保持合适的炉膛火焰中心，防止火焰偏斜，缓解超温问题。

（3）锅炉汽温调整要使用烟气挡板同减温水相互配合，根据主再热汽温保持一定的烟气挡板开度；要根据过热器各段汽温变化趋势及时调节，保证过热器中间点汽温维持稳定其出口汽温的稳定。

一般应注意维持后屏出口汽温不超过520℃基本能保证过热器出口不超温。

（4）制粉系统的启、停过程应缓慢进行。

（5）严格执行吹灰器管理制度，不得随意对吹灰器停运，如排烟温度偏高，减温水量投入较大、燃用结焦性较强的煤种时，应有针对性地增加吹灰区域和吹灰次数。

如汽温高时可加强炉膛吹灰，汽温低时可加强锅炉烟道的吹灰。

（6）运行中出现异常情况汽温超标时一定要果断处理，当即立断采取必要的手段，调整幅度可适当加大，尽力减小汽温超限幅度，保证机组运行安全。

当汽温快速上升超过540℃时一定要超前进行操作，及时果断采取一切必要手段进行调节。

（7）汽机高加解列会使汽温升高、管壁超温，应提前做好准备，调整锅炉二次风配风方式为倒塔式，及时进行炉膛吹灰，适当减小上层给粉量。

（8）严格按《防止锅炉结渣或结焦的安全技术措施》执行各项防结焦措施，防止结焦造成锅炉汽温、管壁超温的问题。

参考文献：
［1］何荣强，郑重，等.锅炉运行规程［R］.湛江发电厂，2009.
［2］林丁，伍明生，等.电厂金属材料监督规程［R］.湛江发电厂，2008.
乳油100ml，加少量水，拌种100kg；开花、灌浆期用50%多菌灵可湿性粉剂500倍液或75％百菌清可湿性粉剂500倍液喷施2次。

3.6.2叶枯病防治
叶枯病，危害叶部，造成叶片干枯。

防治措施：及时除脚叶，保持田间通风透光；用75%百菌清可湿性粉剂500倍液喷施2次。

3.6.3玉米螟防治
幼虫三龄前集中危害幼嫩心叶，四龄以后钻入茎秆内，蛀食茎髓，造成植株折断枯死。

防治措施：幼龄幼虫群集心叶而未蛀入茎秆之前，采用1.5%的辛硫磷颗粒剂直接施放于薏米植株喇叭口内或用90%敌百虫1000倍液灌心叶。

3.7采收
当80%籽粒成熟时，连杆收割、脱粒。

晒干至含水量≤14.0%，扬净包装贮藏。

4结语
引种试验表明，龙薏1号薏米丰产性好、抗病性较强、品质优，综合农艺性状优良，达到生产要求，适宜于本区域推广种植。

栽培时，应采用相配套的栽培技术措施，注意防治黑穗病、叶枯病及玉米螟危害。

参考文献：
［1］李广昌，林炎照，赖永红，施金峰，林水明，谢毅钦.“龙薏1号”特征特性及高产栽培技术［J］.福建稻麦科技，2008（2）.
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