火力发电厂锅炉高温过热器管泄漏原因分析及防治

张炳锌 王迎夏

关键词：火力发电厂;锅炉高温过热器管;泄漏原因分析;防治

引言

集箱作为热发电机组的主要设备之一，加热面阶连接节点的头。主要在系统中起着采集、搅拌、再分配工作医疗（消除或减少热偏差）的作用，对机组的安全运行具有重要意义。当磁头中有大异物时，必然会影响加热区内介质的顺利流动，局部加热区过热，最终爆炸泄漏，影响装置的安全经济运行。当机组运行过程中出现过热时，应及时组织分析，重点从温度测量点损伤、积累率、磁头异物堵塞、炉气泄漏等方面进行调查分析。直到找出问题的原因并消除了缺陷。

1火力发电厂锅炉高温过热器管泄漏原因分析

1）从爆炸内壁和外壁的宏观形态分析中可以看出，管道内壁和外壁上都有黑色鳞片，表明管道在使用过程中过热，爆炸规模不大，典型的“鱼嘴”形状，爆炸部位粗糙，内壁没有明显的腐蚀现象。这些是长期过热引起的管道爆炸泄漏的典型特征。此外，管道爆炸的形成从外部面开始，管道在施加的内部压力下延伸到内壁，当内部压力超过材料的屈服强度时，膨胀开始发生。2）硬度试验结果表明，危险防火材料性能下降较严重，符合力学性能试验和金属形貌分析的结果。由于面向火灾的表面长期直接暴露于热辐射之下，使用温度高于面向火灾的表面，因此面向火灾的表面的蠕变极限和耐久性较低。力学性能试验结果表明，火灾侧表面抗拉强度已不能满足应用要求。在这种情况下，如果存在表面缺陷，很可能是裂纹起始的来源。3）从成矿分析结果可以看出，火面内外墙和火面内墙的成矿结构为铁素体+水泥，贝氏体结构完全消失，球化程度为5级。金属界面上有局部腐蚀坑和晶间微裂纹。这些微裂纹是高温蠕变环境造成的，裂纹沿晶界扩散。由于裂纹启动前12Cr1MoVG的高温性能良好，材料沿晶界4）符合用户指定的操作条件，由于锅炉长期处于过载操作条件，因此炉内经常出现过热现象，高温过热器管经常处于过热状态，完全符合炉管试验结果。5）从管道爆炸部位的角度来看，爆炸发生在从向外弯曲到燃烧表面的过渡区，到变形最大、形成管道时应力相对集中的直管，属于蠕变损伤的弱部分;此外，当管道成形时，外部弯曲处的壁厚通过材料变形减小，外部弯曲的内壁容易被管道内过热蒸汽介质的流动侵蚀，因此该区域本身也是管道结构的弱点。概括地说，爆炸发生在波形曲线之外。

2火力发电厂锅炉高温过热器管泄漏防治措施

2.1温度控制

由于过热器的高温，过热器的腐蚀失效更加严重。必须严格控制四层过热器的出口温度，并按照规范参数的下限工作，以避免过热。加强燃烧调节，合理调整主要空气与次要空气的比例，尤其是在燃烧小粒径燃料（如锯末和稻壳）时，增加次要空气体积，避免主要燃烧区向上移动，防止高温过热器加热面的二次燃烧。通过调节温度可以降低4通的腐蚀速率。对每一次炉内停机时的四通道管厚度进行测量比较，将四通道管的通过率从0.5mm/a降至0.2mm/a，效果明显。

2.2制定科学合理的设计检修计划

设计检修是使所有工作顺利完成得到保证的重要一环，只有对检修过程提高重视程度，才可以将安全隐患有效降低。比如，某厂购买一台600MW机组超临界直流锅炉，在使用时，三级过热器出口处的高温段管因为膨胀，不断变粗，最后导致爆管、泄露事故发生。通过检查发现，此钢加三级过热器出口处的高温段管弯头侧变粗了很多，壁厚也变薄了不少。通过了解，此锅炉的三级过热器出口侧最小弯曲半径为29毫米，同时金超超负荷工作，导致管内气流流程变长，增大了阻力，最终造成管泄露。通过改造，设计人员将弯曲半径加大到75毫米，如此便将异物堵塞的情况显著减少，同时在运行一段时间后，再进行检验，并未发现管子有膨胀变粗的情况。因此，只有对合理的设计检修计划进行制定，把所有可能存在的安全隐患消除，才可以将风险的发生率显著降低。

2.3增加防护瓦

通过观察和厚度测量发现，四路腐蚀的薄化位置基本上位于luvs侧，主要是因为luvs侧烟气温度较高，烟气中输送的燃料和粉煤灰颗粒也使四路管道失效磨损。因此，在第4个十字路口的摆线侧增加了防磨瓦。防磨瓦的横截面为半圆（180），由06Cr25Ni20材料制成，内径33.7mm，厚度3.5mm，长度1500 mm。上、中、下部分固定在轮胎上的4号十字路口，起到了防腐耐磨的保护作用。

2.4更换管道

就损坏的管排，更换受损管座，将损坏的高再入口管座全部换掉，对上述小口径焊口展开热处理，全部更换的管座均根据东方锅炉厂出具的热处理工艺和焊接工艺展开热处理、焊接。运用最先进的材质，防止因为受热不均发生氧化皮脱落，对管道造成阻塞引发超温爆管。以此，从管材上入手，避免发生爆管泄露问题。

2.5过热器爆管问题应对策略

过热器的管道爆炸主要是由于焦化和灰浆沉积造成的。目前采取的措施包括炉温调节、燃烧装置热负荷和蒸发量控制、空气体积和温度控制、灰分去除控制、进入炉内废物加热值稳定性控制、炉出口负压控制、减少烟气输送粉煤灰的措施、焦炭去除措施优化、灰分去除和脱碳手段的使用等。本文主要讨论垃圾焚烧装置过热器的改造策略，以下主要研究设备改造和灰分去除及脱碳手段。

2.5.1一次风温调整

提高一次空气温度可以有效地加强干燥效果，避免空气温度随涡轮负荷而发生剧烈变化的情况。这可以通过在第一泵和第二泵出口前将单独的蒸汽输送到空气预热器的母管门来实现，以便仅作为空气预热器的初级空气流动。提高一次空气温度可以有效减少炉内原风量的使用和粉煤灰的产生，从而间接减少过热器上粉煤灰的积累。

2.5.2吹灰器的选择

过热器炭黑气泡有多种方式，如蒸汽炭黑气泡、冲击波炭黑气泡、声波炭黑清洗、机械振动炭黑清洗等。不同灰化方法的结合可以有效地去除安装在加热器管壁上的粉煤灰，降低粉煤灰聚集的可能性，防止烟气走廊堵塞。同时，在相应的炭黑吹扫效果下，可以降低炭黑风机管路的维护量，实现更好的设备效率。

2.5.3清灰除焦剂

本文主要围绕碱金属去除剂进行炭黑清洗脱碳剂的讨论。国内外有许多关于碱金属距离的研究。例如，1988年，一些科学家通过添加一些试剂来研究澳大利亚的劣质煤，以减少灰渣沉积。当时的研究表明高岭土、白云石、粗砂、精细氧化铝等添加剂能有效降低烧结强度。但在中国，通过研究高温烟气模拟实验，可以得出如下结论：高温下活化铝土矿、二氧化硅、硅化物、煤灰等具有一定的碱金属去除效果，在随后的实验中，得出高岭土的碱金属容量较好。当前，表面碱金属去除效果的许多研究与吸附剂的化学成分和孔隙结构密切相关。目前，一些国内企业使用除尘装置清洗炉和过热器的焦炭。

结束语

立足于电厂锅炉的角度而言，高溫过热器是一个极为重要的环节，所以要完全避免高温过热器管泄露的可能性机会为零，我们只要从泄露原因为切入点，将防治和预防工作以及运行调整切实做好就能很好规避此类故障。对此，我们应从避免温度太高、合理控制烟气流速等方面入手，借助防磨等手段将磨损程度减轻。

参考文献

[1]苏永禄.关于火力发电厂锅炉低氮改造后高温过热器泄漏事故的分析[J].特种设备安全技术，2021（04）：1-2.

[2]赵平.超临界循环流化床锅炉高温过热器管开裂原因分析[J].金属热处理，2021，46（06）：225-230.

[3]张鸿武，杨东旭，岳增武，邵明星.某电厂锅炉高温过热器管泄漏原因[J].理化检验（物理分册），2020，56（12）：67-70.

[4]刘远.高温过热器管超温原因分析及处理措施[J].科技风，2019（34）：149.

[5]陈勋，周丽琴.高温过热器泄漏原因分析[J].发电设备，2015，29（04）：288-290.