某垃圾焚烧厂锅炉过热器爆管分析与研究

吴威宁

摘 要 垃圾焚烧发电厂运行中，过热器爆管故障将影响整个垃圾焚烧厂的安全运行，也会影响电厂的经济效益。本文以厦门某垃圾焚烧发电厂工程为例，对垃圾焚烧厂锅炉过热器爆管的原因进行分析，并提出相应的对策，减少过热器故障，提高锅炉运行的稳定性与连续性。

关键词 垃圾焚烧厂;锅炉;过热器泄露;蒸汽吹灰

前言

厦门某垃圾焚烧发电厂项目采用垃圾焚烧余热锅炉是四川锅炉厂生产的CG-625-59.1/4.0/400-LJ型余热锅炉，锅炉为立式布置，由三个垂直膜式水冷壁通道（即炉室Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）和一个垂直钢烟道组成，在第二通道布置有三片屏式蒸发受热面，第三通道从下至上依次布置了第一级蒸发器、高温过热器、中温过热器、低温过热器以及第二级蒸发器。受热面清灰方式采用戴蒙德G9B固定旋转式蒸汽吹灰。项目自2019年8月投产以来，运行稳定，2020年4月发生中温过热器及低温过热器泄漏。

1过热器泄露原因分析

1.1 外观检查

过热器首排管道均设有防磨瓦，检查时发现低温过热器管道泄露区域附近防磨瓦已完全脱落，管外壁黏结灰层较厚，且存在腐蚀现象;中温过热器管道泄漏位置防磨瓦保留较为完好，撕裂口较新，有明显冲刷变形痕迹。蒸汽吹灰器的范围内防磨板破损严重[1]。

1.2 管材取样

截取低温过热器、中温过热器爆管样品，中温过热器样品：规格Ф51×5mm，材质 12Cr1MoVG（以下称 A#样）;低温过热器样品：规格Ф51×5mm，材质 20G（以下称 B#样）的化学成分、力学性能以及防磨板样品：规格 2mm，材质 06Cr19Ni10（以下称 C#样）。

由于水管表面腐蚀严重，在进行性能试验前先对水管进行喷砂除锈，除锈后外观见下图。对破口位置周向均匀取5点进行壁厚确认，A#样品（12Cr1MoVG）壁厚最大为4.76mm，最小为 0.96mm;B#样品（20G）壁厚最大为 4.86mm，最小为1.26mm。

1.3 化学成分分析及力学性能试验

分别取A#、B#样品任意位置材料进行化学成分及力学性能分析，A#样品C为0.14，Si为0.22，Mn为0.54，P为0.019，S为0.010，Cr为1.00，Ni为0.01，Mo为0.26，Cu为0.03，V为0.19。B#样品C为0.23，Si为0.24，Mn为0.51，P为0.018，S为0.012，Cr为0.06，Ni为0.02，Mo为0.01，Cu为0.10，V为0.01。

A#样品试样截面尺寸15.38×5.16mm，抗拉强度589，屈服强度454，延伸率22%。B#样品试样截面尺寸15.46×4.97mm，抗拉强度496，屈服强度328，延伸率30%。

A#样品、B#样品的化学成分及力学性能都满足GB/T 5310-2017的材料要求[2]。

1.4 金相检测

金相试验晶粒度按 GB/T 6394-2017 中的评级图评定，大于等于6级合格，试验结果中均为 7 级，满足规范要求。

根据复验结果，可以排除因原材料缺陷造成的可能性。

2过热器爆管原因分析

针对过热器管道的失效状态，分析有以下原因：

2.1 直接原因

根据泄露管外观的腐蚀情况看，此次是经长时间的侵蚀使得管减厚严重，无法承受内压最终发生泄露。从黏结灰的内面能够看出有明显的腐蚀。在这过程中，低温过热器泄漏出来的蒸汽将对侧中温过热器管道進行冲刷磨损，最终导致中级过热器也发生泄露[3]。

2.2 蒸汽吹灰阀后压力过大

进一步检查蒸汽吹灰器的运行情况，此处吹灰器运行平稳，无故障;运行周期为一班3次，一天3班共计清扫9次，每台吹灰器的动作时间约3分钟，运行正常。蒸汽吹灰器阀后压力设计为0.67MPa，通过加装临时压力表测得实际运行压力最大在1.4MPa左右，远超原设计压力，加速了防磨瓦及管道的磨损[4]。

2.3 蒸汽吹灰器偏离水平中心线

蒸汽吹灰器布置于烟道左右侧，喷枪前进最大行程位置为烟道中部，恰好为管道泄露位置。根据测量，蒸汽吹灰喷枪最大行程位置的高度低于水平中心线4cm，左右喷枪在上方形成扇形重叠喷吹区域，加速了防磨瓦及管道的磨损[5]。

3解决对策与启示

综上分析，影响该过热器管道失效的因素主要是吹灰器蒸汽冲刷、烟气腐蚀、积灰的综合作用引起的，基本可排除材质劣化、高温腐蚀、水循环等因素。为了避免类似故障再次发生，应该采取消除或减少上述影响因素的方式着手。

（1）在设计方面，可通过增加防磨瓦的厚度，尤其是烟气迎风面区域，可进一步考虑提升防磨瓦的材质。同时优化烟道设计，控制烟气流速，减少烟气冲刷。立式锅炉的第三烟道积灰较严重，可增设激波吹灰并合理布置，提升清灰效果。

（2）在制造与安装方面，应着重检查蒸汽吹灰器的安装质量，尤其是墙箱法兰与套管焊接的垂直度，避免喷枪偏离水平中心线。

（3）在使用方面，应根据吹灰器使用维护说明书，定期对吹灰器进行检查与维护。定期对过热器管道防磨瓦进行测厚，及时更换。

参考文献

[1] 崔俭文.基于垃圾焚烧卧式锅炉蒸发屏和过热器爆管的原因初探[J].科学与财富，2020（15）：170.

[2] 雷文伟.垃圾焚烧卧式锅炉过热器爆管的原因分析[J].电力系统装备，2019（12）：96-97.

[3] 王学礼.1000 MW超超临界锅炉过热器爆管原因分析及防范措施[J].华电技术，2019，41（7）：70-72，76.

[4] 赵林松，赵彦芬，张路.某电厂锅炉高温过热器爆管原因分析[J].理化检验-物理分册，2019，55（3）：214-217.

[5] 庄文斌，张国良，秦永亮，等.超临界循环流化床锅炉末级过热器爆管原因分析[J].理化检验-物理分册，2019，55（2）：120-124.