浅谈我国电厂锅炉过热器爆管原因及解决对策

摘 要：电厂锅炉设备对工业安全建设具有重要意义，本文主要对我国电厂锅炉过热器爆管的原因进行了分析，针对该电厂的实际情况，针对爆管产生的原因，提出合理的解决对策，促进工业安全生产。

关键词：电厂锅炉；过热器爆管；对策

近些年，一些电厂锅炉过热器弯管爆管事故频繁发生，已经严重影响到电厂正常的运行。对电厂锅炉过热器爆管的原因分析，预防爆管发生，对安全生产意义重大。

一、概况简述

过热器按蒸汽流程可分为低温过热器和高温过热器两级，低温过热器布置在尾部竖井的主烟道内，高温再热器布置在水平烟道内。低温过热器由89 片6 管圈同绕的管片组成。沿高度分为上、中、下三组及向上穿过转向室的垂直管段四个部分，垂直段及上组管材为12Cr1MoV，中组为15CrMo、下组为20G。低温过热器出口的蒸汽经左右交叉后进入高温过热器，高温过热器由85 片7 管圈同绕的管片组成，高温过热器最外圈采用1Cr18Ni9Ti 钢管，其余管圈采用12Cr2MoWVTiB（钢102）钢管。

二、爆管原因分析

（一）材质原因

该电厂机组型号为WGZ-420/13.7MPa，最外圈管材质采用1Cr18Ni9Ti 钢管，其余管圈采用12Cr2MoWVTiB（钢102） 钢管，过热器炉外连接管都采用12Cr1MoV材质，工作压力是3.54MPa，工作温度是540℃。12Cr2MoWVTiB 材质是一种低合金贝氏体型耐热钢，在小于600℃时具有良好的综合力学性能、抗氧化性及组织稳定性。超过600℃时，抗氧化性能下降，腐蚀率为0.15mm/ 年。但也存在对热处理敏感、塑性差、焊后塑性和耐蚀性差等缺点，经过长期使用后，由于受热不均，内壁氧化皮的剥落更进一步增加了管壁的温度差。加上温度骤冷骤然的交替变化，使得材质逐级变脆，因而限制了这类材质的使用年限。此外，管壁在运行中受到蒸汽的热冲击会出现裂纹，也会降低弯管的性能质量。加上长期使用且不加以维护，就会引起过热器弯管爆管事故的发生。

（二）超温过热引起的爆管

1. 炉内燃烧工况不好

火焰中心偏高运行中锅炉的煤粉着火点离燃烧器出口较远，以致会出现脱火儿引起炉膛负压波动，炉膛火焰中心上移等如果燃烧组织不良，燃烧燃尽困难，飞灰含碳量高，易发生炉膛上部煤粉在燃烧，从而导致炉膛出口烟温升高，这是前屏超温的直接原因。

2.一次风速过高

烟气旋转动量偏大导致烟温差偏大，对于四角切圆布置的燃烧器，炉膛烟气螺旋上升，在炉膛出口处本身就会出现很大的延期残余扭转，同时锅盖的风速，与引风机抽吸速度产生叠加，使烟气转动动量增大，在炉膛出口处出现大烟温偏差，由于烟温差加大而导致锅炉局部管子过热。

3.给粉机的单侧停机投或缺角运行增大了切圆直径加剧了烟温偏差

如果粉仓密封不好，就会有潮气和漏水进入粉仓，并由此引起给粉机给粉不畅、卡涩乃至频繁跳闸，出现火焰缺角运行在这种情况下，火焰将发生偏斜，即当一角燃烧器出流动量小于其他角时，由于从上游来的旋转气流动量增加，会使实际切圆增大，由此加剧了炉膛出口的气流残余扭转和延期偏差；当一角给粉机的停投构成缺角运行时，烟气沿炉膛高度做偏心螺旋运动，并强烈向壁面移动，由此造成更大的热偏差，导致锅炉局部管子过热。

（三）珠光体球化及碳化物聚集

针对12Cr1M oV钢分析， 试验表明当12Cr1M oV 钢严重球化到5级时， 钢的室温强度极限下降约11kg /mm2。影响珠光体耐热钢发生球化的因素主要有温度、时间、应力和钢材的化学成份等。在钢中掺入/ V0 这种强碳化物元素，可以阻碍珠光体的球化过程， 只要能形成稳定的碳化物，则球化过程减速。通过对12Cr1M oV管试验发现， 随着运行时间的增加， 钢的工作温度下蠕变极限和持久强度也相应降低。随着运行温度的提高、时间的延长、应力的变化都会加速合金元素的固溶体和碳化物间的重新分配现象。

三、解决对策

（一）更换弯管材质

鉴于材质问题引起该电厂锅炉过热器弯管爆管事故的发生，建议更换TP304H 材质钢管，代替原本的12Cr2MoWVTiB（钢102）（外圈 1 根为 1Cr18Ni9T）i 弯管材质。TP304H 钢材质不仅具有12Cr2MoWVTiB的高稳定性和耐热性，且当温度达到650℃时，其仍具有良好的抗氧化性。此外，TP304H材质焊接和弯管工艺也很简单，价格普通。最主要的优点是焊接后经过热处理材质并不敏感，且具有较强的使用年限，不会因为长期的冷热交替变化而降低原本的性能，很适合使用在锅炉过热器弯管中。

（二）加强入炉煤的管理

入炉煤的指标控制入手，避免燃用偏离设计值过大的煤种，通过合理掺配煤达到合格入炉煤标准。加大运行调整管理力度，依据煤质化验单及时调整燃烧工况，避免出现火焰偏斜和燃烧中心上移导致超温情况的发生；避免长期正压运行工况的出现；严格按照升压曲线要求进行启动升压，严禁赶火升压。合理调配负荷，避免出现长期超负荷及低负荷等不正常工况的出现。

（三）加大设备检修力度

利用负荷低峰期对低温过热器管段进行取样分析，定期对汽包进行解体检查，重点检查分离器积垢及焊点情况，必要时进行喷砂打磨及焊接处理；检查汽包内加药管及连排管路，以防出现堵塞现象。检修管理方面，保证二级减温器喷水装置的正常运行， 发现有问题及时处理。在检修过程中， 搞好过热器的防爆检验工作。检查高温区管的氧化皮厚度情况， 当氧化皮厚超标时， 及时换管， 实现状态检修。检查管的表面是否有微裂纹， 有裂纹时更换。检查高温区向火侧高温腐蚀情况， 发现有严重腐蚀坑部位， 打磨测厚， 当厚度不满足强度要求时， 更换管子。做好过热器管的寿命预测每隔2～ 5万h， 对过热器监视段割管鉴定， 进行金相组织分析和机械性能试验。当发现珠光体球化严重（ 4～ 5级） ， 机械性能试验低于标准要求时， 制定更换计划。做好记录和档案管理， 研究过热器管的损坏规律。

（四）严格控制燃烧高硫煤

防止过热器出现高温腐蚀，严格控制燃烧高硫煤， 防止过热器出现高温腐蚀，采取的主要措施：降低SO3 的生成量，设法降低H2 SO4 露点，减少酸量的凝结。 对可能腐蚀的区域，采用抗腐蚀材料。低氧燃烧，降低过量空气系数，加强吹灰工作。

总之，电厂锅炉过热器弯管的材质、制粉系统、管理措施等都是影响弯管运用时间的重要因素。我们要正视电厂锅炉过热器弯管在运行过程中出现的各种问题，积极拟定改进措施并实施，减少故障的发生，一方面提高电厂的经济利润和社会利润，另一方面保证电厂稳定、安全运行。

参考文献：

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[2] 闻雪平，王文欢，王爱晨等.电站锅炉再热系统动态特性数学模型的研究与应用[J].锅炉技术，2012.

[3] 马爱武，张健，翟君杰等.电站锅炉高温再热器管座检验时硬度值偏低的原因分析[J].安阳工学院学报，2011.

作者简介：

姜玉铮（1975.10.01― ）男，辽宁铁岭人，毕业于沈阳工程学院，热能专业，本科学历，现供职于辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司维护部。