大型电站锅炉过热器管失效的防止措施

史秋映

摘 要 近年来，随着经济的不断前进，火力发电机组也日渐转向大容量机组。随着锅炉运行参数不断提高，锅炉再热器系统的受热面也不断增大，导致了过热器受热面各管内的流量与吸热量存在差异。电站锅炉爆管事故（BTF）已经成为威胁电厂发电设备安全、经济运行的主要问题，因此，防止电站锅炉过热器爆管也成为保证火电厂安全、稳定运行的首要解决问题。锅炉过热器管爆管是各种因素综合作用的结果，对应的防止措施有很多，应根据不同情况分析原因，重点选择。本文主要从超温的预防、重点部位的检查和锅炉运行几个方面来探讨防止过热器失效。

关键词 爆管；高温；防止措施

中图分类号 TK2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0066-01

1 概述

锅炉受热面主要是由管子构成的用于烟气与汽、水之间传导热量的界面。由于锅炉运行的工作环境比较复杂，且锅炉的燃烧状况及传热过程无法精确控制，因此锅炉在运行中经常出现异常工况。由于受热面、管属于比较薄弱的环节，所以锅炉存在缺陷时，往往会以受热面、管的爆管的形式表现出来，所以，过热器爆管在电站锅炉事故中存在有很高的比例，因此，做好过热器受热面、管的防爆工作，是保证电站锅炉机组安全、经济运行的有效措施[1]。

2 电站锅炉过热器爆管的防止措施

除了长期过热外，电站锅炉过热器受热面、管也会因高温氧化、高温腐蚀、磨损和焊接质量差等因素而失效。针对爆管的不同原因，防止措施也有很多，但较为突出的是超温的预防、重点部位的检查和运行措施。本主要从这个方面展开讨论[1]。

2.1 超温的预防与对策

1）超温的成因。降低运行参数或者换管无法从根源上解决由设计缺陷导致的超温爆管问题，有时可能会造成同一区域反复爆管，埋下连续爆管的隐患。要先弄清超温的部位，是水冷壁管还是蛇形管超温，还要弄清是长期还是短期超温，查找出来导致超温的原因，是烟温、流量偏差还是结构偏差。导致受热面管超温的原因除工况恶化等锅炉运行过程中产生的原因外，还有些制造、安装过程操作不当等因素导致的错用钢材或者在管内留下异物堵塞管子，而造成的过热器爆管[2]。

2）解决过热器超温爆管的对策主要有：（1）采用高档材料替代低档材料的方法效果比较好，但该方法费用高，且工程量比较大；（2）在管子的蒸汽进口处安装节流圈，通过调节管子内的蒸汽流量，降低吸热能力比较差的管子内的蒸汽流量，增加吸热能力比较强的管子内的蒸汽流量，从而平衡不同吸热能力的管屏及同屏的各管之间的热偏差，该方法的优点是：不需要再炉内施工，其费用和工程量较小，但该方法要求对热偏差及进行壁温计算精度要求比较高[3]；（3）密切监测锅炉运行过程中的金属壁温、主汽温，严格按照规定的温度运行，杜绝超温现象；（4）加强制造、安装过程中的监督，避免因操作不当导致的选材不合适或选择用低档甚至不合格钢材；（5）定期检查、监测易出问题部位管壁的颜色变情况和管径胀粗情况；必要时割管进行金相组织

分析。

2.2 重点检查部位和检查要点

1）宏观检查。重点检查屏式过热器及高、低温过热器的管排排布平整情况，同管排中相邻各管子之间的间距分布是否均匀；过热器的梳形板、支吊架等是否存在损伤情况。

2）蠕变胀粗等情况检查。（1）重点检查高温过热器是否存在高温腐蚀、氧化、胀粗等缺陷；由于过热器与炉膛斜墙之间的间隙比较小，其下部弯头容易被埋入热灰中，且停炉后管子无法有效冷却，有时可能容易导致过热器管子的过热、氧化等情况[3]。（2）主要检查过热器的外弹变形处、烟气走廊附近、堵灰处管子的胀粗、氧化、高温腐蚀情况；重点检查炉膛烟气出口的斜坡处、烟气走廊附近及与管夹附近的过热器磨损情况，顶棚管、包覆管靠前墙部位主要看管子拉伤情况及膨胀间隙[4]。（3）定点监测高温出口段管子及经常出现超温情况管子的壁厚、外径、硬度和金相，检查有否球化、石墨化现象；必要时割管检查力学性能、蠕变空洞、蠕变裂纹等。（4）检查运行时间超过5万小时的异种钢接头是否存在裂纹。

2.3 锅炉运行措施

在电站锅炉运行过程中，也可以采用下面几种方法来预防过热器爆管。

1）燃烧调整。（1）分级配风。分级配风主要是指在燃烧的气流中分级、分阶段的供送二次风，通过分级配风，可以调整炉膛内不同区域的空气供应量，降低炉膛下部的空气供应从而抑制燃烧平缓炉内烟温。（2）改变燃烧器运行方式。一般大型的电站锅炉会根据不同的负荷在炉内设置不同的燃烧器喷口，通过切换不用的燃烧器喷口或是运行不同的燃烧器分组射流，使得燃烧器的高度都降低，以此来改变炉膛火焰位置从而实现改变汽温的目的[5]。

2）喷水减温。喷水减温法主要是把水直接喷入蒸汽中，通过水的吸热蒸发过程来消耗蒸汽热量[6]。大型的锅炉的喷水减温装置一般设计成二级，一级减温器喷水量较大，安装在屏式过热器附近，主要是防止屏式过热器的超温爆管问题并对过热气温进行粗调；二级减温装置主要安装在末级高温过热器附近，主要起到对汽温微调作用[7]。

3）烟气再循环。烟气再循环主要是利用循环风机将部分温度在300℃左右的烟气从低温烟道（主要是省煤器后）中抽出，再通过冷灰斗附近送入炉膛，重新分配炉膛内辐射热量和受热面吸收热量，从而起到调节汽温的作用[5]。该方法的优点是调温的幅度比较大，而且对温度调节比较及时，还能起到降低大气污染的作用。但该方法要求风机具有很好的耐高温性和较高的耐

磨性。

4）防止积灰、结渣、磨損和腐蚀。（1）控制过量空气系数。控制过量空气系数是指控制空气的供给，主要是通过不过供应不同的空气控制炉膛内燃烧从而达到调节出口烟温的目的，降低过热器的积灰、结渣。对炉膛大量送风，燃料煤充分燃烧从而降低炉膛内烟、灰的沉积 [6]；而较低的空气过量系数意味着供风的不足，容易导致氧气供应不足，燃烧不充分，大大增加了煤渣、烟灰的沉积，因此，必须保证炉膛内较高的过量空气系数[5]。（2）保证空气和燃料的良好混合。当炉膛内的送风量和风速不合理时，会出现局部区域燃烧过热和供氧不足的区域出现燃烧不充分，导致局部还原性气氛。如果空气和燃料不能有效混合会导致局部缺氧，从而使CO含量急剧增加，还会使灰熔点大大降低，因此必须保证炉膛内供风均匀。（3）控制炉内温度。炉膛内的初始灰层在高温环境中会发生复合硫酸盐的化合反应。当炉内温度较高时，会导致积灰表层的粘性增大，加速积灰的发展进程；且在高温环境中，熔化或半熔化的烟灰会直接粘在过热器的受热面上，形成严重的结渣使得传热不均匀导致管子过热。因此，对容易产生煤渣的燃烧煤料，要控制锅炉炉膛内的运行温度，如合理控制空气供应量等[7]。

3 结论

电站锅炉过热器管爆漏的防止措施需要从技术改进、运行操作、检验检修等各方面综合考虑，加强日常监督、管理和检查。运行操作人员需要根据不同的燃料来调整燃烧，合理的控制空气供应量，监测管壁温度变化、监督设备运行状况。检修人员要尽可能保证检验检修的质量，增强易出问题部位的检验检测力度。锅炉爆管原因有很多，要从根本上做好运行、检修阶段的监督工作，严格执行锅炉运行管理制度，提高检验和检修的质量，尽可能地避免过热管爆漏事故，减少非计划的生产停运情况。

参考文献

[1]王莹，吴少华，秦裕琨.大型电站锅炉过热器爆管原因综述及对策[J].中国电力，1998（10）：26-29.

[2]李继伟，何柯.锅炉过热器爆管原因分析及处理[J].工业锅炉，2011（3）：54-57.

[3]何喜梅，闫斌，张棉绒，等.高温过热器爆管分析[J].青海电力，2008，27（3）：57-59.

[4]高岩，郑志军.火力发电锅炉“四管”部件失效形式和机理概述[J].金属热处理，2011（36）：18.

[5]王建厂.电站锅炉过热器爆管原因及对策[J].中小企业管理与科技，2010（15）：262-263.

[6]祝毅，杨宁，徐耀良，等.600MW超临界锅炉过热器爆管原因及改进措施[J].华东电力，2011，39（8）：1340-1342.

[7]何维.锅炉过热器爆管原因及控制措施的探讨[J].广东科技，2010（18）：100.endprint