超超临界锅炉“四管”防磨防爆

氏体钢比铁素体钢具有高的热强性，但膨胀系数大，
导热性能差，抗应力腐蚀能力低，工艺性差，热疲劳 和低周疲劳（特别是厚壁件）也不及铁素体钢，且成 本高得多。
目前，超临界和超超临界机组根据采用的蒸汽温度的不同，主要采用了以下三类合金 钢：
（1） 低铬耐热钢。包括1.25％Cr-0.5%Mo(SA213 T11)、2.25Cr-1Mo(SA213T22/P22)、
用不同材质管段
★不同厂家牌号：HR3C、DMV310N、 Cr25Ni20NbN、SA-213TP310HCbN Super304H、DMV304HCu
低温过热器427-457 设计压力 片数 管径 壁厚 材质 mm mm Pa(g) 28.6 192 45 7.8/7.5 12Cr1MoVG/15CrMoG 屏式过热器457-544
2 2010年3月18日
#1炉
安装焊缝 咬边
冷灰斗水 冷壁
Φ38.1×7.5
23根
46
3 2010年5月28日
#1炉
制造缺陷 安装焊缝 咬边
高再进口 集箱管座
冷灰斗水 冷壁 高再进口 集箱管座 高再管屏 爆管
T23 15CrMoG
Φ50.8×3.5
960
1920
SA213T23更换为12Cr1MoVG， 增加壁厚为4.5
4×192
防磨盖板
123 0.1
水冷壁
布置位置：
锅炉炉膛区域 水平烟道区域 水冷壁
布置特点：
炉膛下部：螺旋管圈内螺纹管 炉膛上部：垂直水冷壁管 中间混合集箱 炉膛冷灰斗的倾角55°
炉膛下部螺旋水冷壁
温度338-415
管径×壁厚/倾角 材质
Φ 38.1×7（Φ 38.1×7.5）/19.471 15CrMoG/SA-213T2
炉膛上部垂直水冷壁 垂直水冷壁前、侧墙管规格 管子Φ 31.8×9 后墙水平烟道以下管规格 后墙水平烟道底部管规格 凝渣管规格 水平烟道侧墙前管规格 水冷壁出口混合集箱 15CrMoG
管子Φ 31.8×8.5 15CrMoG 管子Φ 31.8×8.5 15CrMoG 管子Φ 70×22 12Cr1MoVG
片数 管径 壁厚 屏式过热器材质
片 mm mm
15 51/45
11.5/9.1
10.2/9.2/8.0/7.3
HR3C/SUPER304H 高温过热器544-605 片数 末级过热器管径 末级过热器壁厚 末级过热器材质 片 mm mm 35 51/45
11/7.7 9.8/8.8/6.8/6.5
HR3C/SUPER304H
超超临界锅炉 “四管”防磨、防爆
吴宏亮
主要内容
锅炉四管与新型材料的发展 “四管”防磨、防爆的重要性
爆管的原因及分析、措施
投产前“四管”工作重点 投产后“四管”工作重点
锅炉四管与新型材料的发展
超超临界机组必须采用热强度高、抗高温烟气氧
化腐蚀和高温汽水介质腐蚀、可焊性和工艺性良好的
材料，而且材料价格也是必须考虑的关键问题。 火电机组用钢主要有两大类：奥氏体钢和铁素体 钢（包括珠光体、贝氏体和马氏体及其两相钢）。奥
正是由于上述低铬耐热钢和改良型9％-12％Cr铁素体型钢的研制及使用成功，
促进和保证了超超临界机组的发展，并降低了超超临界机组的造价，在经济上具备
竞争力。目前，这些新型钢已在欧洲和日本的电厂推广应用，主蒸汽温度最高达 610℃。
省煤器进口温度 省煤器出口温度 顶棚入口温度 低过进口温度 低过出口温度 屏过进口温度
冷灰斗前墙左侧咬边裂缝、 后墙灰斗起弯处 SA213T23更换为12Cr1MoVG， 增加壁厚为4.5
4 2010年4月14日
#2炉
Φ38.1×7.5
4根
8
5 2010年4月20日 2010年6月13日 6
#2炉
制造缺陷 吹灰器吹 损
T23 TP347H、 SUPER304H、 DMV310N
Φ50.8×3.5
水冷壁 338-415 顶棚 415
屏 过 457-544
包墙
高 过 528-605
后竖井吊挂管 427
低再 362-493
低过 427-457
高再 493-603
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6
Φ 45×6 Φ50.8×7.0 Φ45×9.8 Φ50.8×11.0 Φ45×8.1 Φ45×9.2 Φ45×10.2 Φ45×9.2 Φ50.8×9.1 Φ50.8×11.4 Φ45×6.5 Φ50.8×7.5 Φ45×11 Φ50.8×12.5 Φ45×6.7 Φ45×8.2 Φ45×9.8 Φ45×8.9 Φ50.8×7.5 Φ50.8×11.1 管子Φ57×4.5 管子Φ57×4.5 管子Φ50.8×4.5 管子Φ50.8×4.5 管子Φ50.8×4.5 管接头Φ57×4.5 管接头Φ50.8×4.5 Φ50.8×3.5 Φ50.8×4.5 Φ50.8×4.5 Φ50.8×3.5 Φ50.8×3.5 Φ50.8×3.5
再热器
高再
布置位置：
低再 低再：前烟道 高再：水平烟道上方
布置特点：
按不同温度与压力，在不同区域采 用不同材质管段
高温再热器出口集箱
T91 50.8*4.5
高温再热器入口集箱
低温再热器管径
12Cr1MoV 50.8*4.5 DMV304 50.8*4.5 DMV304 50.8*3.5 DMV310 50.8*3.5 TP347 50.8*3.5 DMV310 50.8*3.5
“四管”泄漏的主要原因之一
超温
管材在超过设计温度工况下运行，会加快管材蠕胀、球化速度，降低材料强度。 一般经验为每超过设计使用温度10度工况下运行，管材寿命损耗速度增加一倍。
新昌#1炉低过悬吊管
影响受热面超温的几个因素
（1）各燃烧器煤粉浓度、流速产生的烟温偏差 前后墙对冲燃烧方式的锅炉，燃烧器的一次风流速偏差以及煤粉浓度、二次风开度的差异都会
省煤器
布置位置：
省煤器 后竖井前后烟道内 低温过热器后
布置特点：
光管 顺列布置，逆流换热
参数名称 设计压力（B-MCR） 工作压力（B-MCR） 设计进口温度（B-MCR） 设计出口温度（B-MCR） 受热面积 省煤器压降（B-MCR） 进口烟气流速（B-MCR） 出口烟气流速（B-MCR） 省煤器管排列方式 省煤器管外径 省煤器管内径 省煤器管节距
mm
51/57 4.5
T23 50.8*3.5
壁厚
mm
12Cr1MoVG/15CrMoG/SA
器材质
DMV304 50.8*3.5 DMV310 50.8*3.5 TP347 50.8*3.5 DMV310 50.8*3.5
51 高温再热器管径 mm 4 壁厚 mm HR (外三圈)/SUPER304H 材质
管子Φ 31.8×8.5 15CrMoG Φ 584.2×100 12Cr1MoVG
过热器
屏过 高过 低过
布置位置：
顶棚：炉膛与尾部烟道区域上方 包墙：尾部烟道四周 中隔墙：前后烟道中间隔断 悬吊管：前后烟道
低过：后烟道 屏过：锅炉炉膛上方 高过：折焰角上方
布置特点：
按不同温度与压力，在不同区域采
960
1920
#2炉
Φ50.8×4.5
200
240
高再管屏更换4屏每圈5根每 屏10圈共200根
“四管”防磨、防爆的重要性
锅炉防磨防爆是保证机组安全、稳定、经济运行的重要基础工作，70%的机 组非停原因是由于锅炉“四管”泄漏四管爆漏造成。
为了防止锅炉水冷壁、过执器、再热器和省煤器（简称四管）泄漏，减少 锅炉非计划停运次数，提高锅炉运行的安全性和经济性，我们应坚持“预防为 主”，摸索“四管”泄漏的特点和规律。分析查找“四管”泄漏的影响因素并 且制定有效的防范措施和改造方案，使锅炉处于良好的运行状态，最大限度地 减小“四管”泄漏次数。
SA-213T23 SA-213T23 SA-213T92 SA-213T92 DMV310N SA-213TP347HFG DMV310N DMV304HCu DMV310N DMV310N SA-213T91 SA-213T91 SA-213T92 SA-213T92 DMV310N SA-213TP347HFG DMV310N DMV304HCu DMV310N DMV310N SA-210C 15CrMoG 12Cr1MoVG SA-213T23 SA-213T23 SA-210C SA-213T23 SA213T23 SA213T92 DMV304HCu DMV310N SA-213TP347HFG DMV304HCu
1Cr-Mo-V(12Cr1MoV)以及 9％-12％Cr系的Cr-Mo与Cr-Mo-V钢等，其允许主汽温为538566℃。 （2） 改良型9％-12％铁素体－马氏体钢。包括9Cr-1Mo（SA335，T91/P91）、NF616、 HCM12A、TB9、TB12等，一般用于566-593℃的蒸汽温度范围。其允许主汽温为610℃， 30MPa再热汽温625℃；使用壁温：锅炉625-650℃，汽机600-620℃。 （3） 新型奥氏体耐热钢。包括：18Cr-8Ni系，如SA213 TP304H、TP347H、TP347HFG、 Super 304H、Tempaloy A-1 （18Cr-8Ni-Nb-Ti）等；20-25Cr系，如HR3C、NF709、 Tempaloy A-3 （22Cr-15Ni-Nb-N）等。这些材料的使用壁温达650-750℃，可用于汽温高 达600℃的过热器与再热器管束，具有足够的蠕变断裂强度和很好的抗高温腐蚀性能。
DMV304 50.8*3.5
新昌电厂“四管”历次泄漏记录
序 时间 炉号 泄漏原因 部位 材质 规格 数量 焊口 备注
1 2009年12月15日 #1炉
异物堵塞 后超温
低ห้องสมุดไป่ตู้悬吊 管
12Cr1MoV 15CrMoG
Φ57×13.5
3段
6
低温过热器悬吊管上部换至 后包墙下集箱
右侧后墙水冷壁冷灰斗下部、 左侧墙标高25米处
新昌电厂受热面设计温度
297 338 415 427 457 449 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 屏过出口温度 高过进口温度 高过出口温度 低再进口温度 低再出口温度 高再出口温度 544 528 605 362 493 602 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃
国外的成功运行经验为我国设计制造超超临界发电机组打下良好基础，但材料
单位 MPa(g) MPa(g) ℃ ℃ m2 MPa m/s m/s
数值 32.05 29.75 297 340 15386 0.02 12 10
光管、顺列布置
mm mm mm 51 37 114.3
省煤器管材质
省煤器管并联管数 省煤器管的防磨设施 省煤器总水容积 省煤器总压降 m3 MPa
SA-210C
的若干技术问题还须进一步研究：在所选蒸汽参数下，锅炉、汽轮机各部件所选用 材料、壁厚、用材量、造价分析，运行性能及技术经济分析；还应验证新材料的持 久强度、蠕变强度、断裂韧性、低周疲劳特性、设计应用安全系数，热应力寿命损
耗特性、工艺性等。
新昌电厂锅炉”四管”材质
省煤器 297-338 1 2 管子Φ51×8 管接头Φ51×8 SA-210C SA-210C 1 2 3 4 5 1 2 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 内螺纹Φ38.1×7.5 管子Φ38.1×7 管子Φ31.8×9 管子Φ31.8×8.5 管子Φ70×22 管子Φ63.5×10 管子Φ57×9 管子Φ31.8×9 管子Φ34×8 管子Φ38.1×9 管子Φ45×12.5 管子Φ54×14 管子Φ57×13.5 管子Φ63.5×12.5 管子Φ70×13.5 管子Φ57×10 管子Φ63.5×13 管子Φ54×9.5 管子Φ57×10.5 管子Φ45×6.5 管子Φ45×7 管子Φ45×7.5 管接头Φ45×6.5 管接头Φ45×7.5 SA-213T2 15CrMoG 15CrMoG 15CrMoG 12Cr1MoVG 15CrMoG 15CrMoG 15CrMoG 15CrMoG 15CrMoG 15CrMoG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 15CrMoG 15CrMoG 15CrMoG 15CrMoG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG