高温过热器泄漏原因分析及处理

高温过热器泄漏原因分析及处理
发表时间：2019-09-09T11:07:15.063Z 来源：《科技新时代》2019年7期作者：马吉辉
[导读] 分析了过热器爆管泄漏的机理、原因及实际采取的一些对策，以求对锅炉过热器设备的完好运行有所裨益。

新疆华电哈密热电有限责任公司
摘要：锅炉承压部件的安全运行对整个电厂的安全至关重要。

文章结合电厂实际，分析了过热器爆管泄漏的机理、原因及实际采取的一些对策，以求对锅炉过热器设备的完好运行有所裨益。

关键词：锅炉；过热器；泄漏；原因；对策
1 前言
哈密热电公司#5#6炉多次发生高温过热器爆管，由于高温过热器泄漏造成的机组非停占哈密公司年度非停次数的95.8%，其中#6锅炉高温过热器管发生多次连续泄漏，严重影响哈密公司安全运行，因此迫切需要分析过热器爆管泄漏的机理、原因，及时采取的一些对策，从而大幅度降低非停次数。

2 设备概况
哈密公司#5#6号锅炉系由上海锅炉厂有限公司制造，型号为SG-420/13.7-M761，其基本型式为：超高压、一次中间再热、双钢架全悬吊式、Π型布置、管式空气预热器、固态排渣、四角切圆燃烧、自然循环、汽包煤粉炉。

#5#6锅炉高温过热器顺流布置，共45排，管径为Ф42，横向节距S=114mm，每排由5根套管管子组成。

向火侧（入口）管段材料为
12CrlMoVG，背火侧（出口）管段材料钢研102。

每个管圈呈W型。

#5#6锅炉于2003年12月投产发电，至2010年元月运行时间48000小时。

3 现场调查
#5锅炉连续发生两次泄漏，根据现场检查其泄漏位置及特征如下：
第一次检查：标高34.4米处高温过热器管从左向右数第18、20、21排，从前向后数第1根管子向火侧距弯头上方约1.6-1.8米处共3根管子泄漏。

第20排管子爆口裂缝长约80-90mm，宽26 mm，爆口边缘较厚，厚度约2.5-3 mm。

且爆口外表面沿裂缝长度方向有许多整齐、规则的纵向裂纹；第18、21排管子爆口裂纹长约80-90mm，宽约0.5-1 mm。

第二次检查：标高31.5米处后屏过热器管从左向右数第8排，后部管屏底部第2根管子的后弯头右下部泄漏，(管规格：￠42×6，
12Cr1MoVG钢)。

爆口裂缝长约80mm，宽40mm，爆口边缘较薄，厚度约1-1.2 mm，管内壁清洁，无积盐。

由于其泄露蒸汽冲刷造成周边从前向后数第3、4根管子弯头上方壁厚减薄，减薄面积长减薄面积约为30×20mm2，减薄处管子最小壁厚为2.6 mm，且第2根管子弯头起弧点向上约1.2-1.5米管子有明显的胀粗.最大胀粗值为46.22 mm。

3 爆管原因分析
3.1 根据对爆口外观检查，判断爆管的主要原因为：过热器管长期过热导致管子强度降低而发生爆管。

3.2 制造厂提供的#5、#6锅炉的图纸有误：在管子强度计算书图纸中标注的高温过器向火侧管段为T91材质，制造图纸实际为
12Cr1MoV材质。

3.3 由于锅炉的高、低过热器受热面面积设计较大。

自从#5、#6锅炉投运以来，为了保证锅炉各段的汽温正常，减温水必须全部投入，这就造成锅炉在投入油抢、启动磨煤机等情况时，锅炉瞬间燃烧加剧，气温升高时无法通过开大减温水流量的方法，降低蒸汽温度，运行中蒸汽温度难以控制。

3.4 锅炉设计部分参数与实际运行数据偏差太大，特别是炉膛出口烟温，设计值为：976℃.为防止前、后屏及高温过热器结渣、积灰，过热器壁温超温，运行中使用设计煤种炉膛出口烟温最大只能控制在860℃以下运行，使用小窑煤炉膛出口烟温最大只能控制在950℃以下运行。

#5、6炉三道岭煤和小窑煤参数对照：三道岭煤：负荷：108MW；减温器前左：405℃；减温器前右：402℃，排烟温度左156℃，排烟温度右157℃；炉膛温度左： 770℃，炉膛温度右781℃；高温过热器出口壁温555℃；低温过热器出口壁温403℃，给煤量：16.21t/h；16.5t/h； 15.7t/h主汽压力左：12.3Mpa，主汽压力右：12.3Mpa，一次风出口烟温左171℃，一次风出口烟温右182℃，二次风出口烟温左191℃，二次风出口烟温右183℃。

小窑煤：负荷：108MW；减温器前左：433℃，减温器前右：433℃，排烟温度左164℃，排烟温度右171℃；炉膛温度左： 876℃，炉膛温度右837℃；高温过热器出口壁温561℃；低温过热器出口壁温430℃，给煤量：23t/h，21.5 t/h，17t/h；主汽压力左：12.3Mpa，主汽压力右：12.3Mpa，一次风出口烟温左187℃，一次风出口烟温右180℃，二次风出口烟温左197℃，二次风出口烟温右195℃。

根据以上参数的对照，可以看出，当燃用小窑煤后，带相同负荷时，减温器前温度上升19℃；排烟温度上升15℃；炉膛出口温度上升113℃；给煤量上升28 t/h；一次风出口烟温120℃；二次风烟温上升90℃；高温过热器出口壁温平均升高7℃；低温过热器出口壁温平均升高30℃；锅炉设计部分参数与实际运行数据偏差太大。

5、锅炉厂提供的高温过热器金属壁温控制值定为570℃，安全裕量不足。

根据锅炉厂的高温过热器金属壁温计算书, 高温对流过热器进口使用的为12Cr1MoVG钢材，出口使用的钢材为钢102。

由于金属壁温测点安装在炉顶大罩壳内，测量的是金属外壁的温度，管子内蒸汽温度应比金属外壁的温度高至少20℃。

运行中出口壁温控制值确定为570℃，在实际运行中，不能满足蒸汽温度达到额定值540℃的要求；定为570℃则安全裕量不足，对长期安全运行不利。

4 采取的对策
4.1 过热器管因过热，所有12Cr1MoV材质管子强度已有不同程度的降低，虽经过多次抢修换管，仍不能保证所有存在问题的管段全部已更换，#5、6机组在未处理前采用降参数、降负荷的方式运行，将炉侧主汽温度控制在锅炉允许汽温的下线即535-540℃运行，严禁超越高限运行。

4.2 积极与有锅炉厂家、电科院及有关试验研究部门、兄弟单位等联系，对设备存在的设计问题逐步解决完善。

4.3 对高温过热器共45排的前侧V型的5排管圈全部更换，新更换的管子材质为T91，规格Ф42×
5.5。

4.4 严格按运行规程的规定操作，严格控制锅炉启动升温升压和停炉的降温降压速度。

运行人员加强燃烧调整，控制炉膛出口烟温在
设计范围以内，减小烟气侧的温度偏差。

发现个别管子超温要及时调整。

定期吹灰，避免因积灰积渣引起的受热不均。

4.5 在每次进行整体水压试验后或冷态启动时，过热器和垂直受热面中存有积水或凝结水，此时启动时，更应严控制启动速度，应比正常启动速度慢，防止过热器因汽塞而发生弯曲变形和局部超温。

4.6 加强锅炉防磨防爆检查工作，定期测量高温过热器管的蠕胀，对蠕胀超标的管段及时查找原因并更换，消除机组运行的安全隐患。

5 结论
通过对高温过热器管排的部分更换，彻底消除因过热而产生缺陷的管段，提高该锅炉对外发电、供热的安全性。

设备的安全性得到保证，可减少机组启停次数，节约机组启停所消耗的费用。

参考文献：
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[2]于兴国.2号燃煤锅炉高温过热器管子泄漏原因分析[J].吉林化工学院学报,2016(11):72-75.
[3]王双勇.锅炉高温过热器不锈钢弯头裂纹分析处理[J].电力系统装备,2017(10).
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