1/11鍋爐“四管”爆漏的原因分析第一節超溫爆管過熱器和再熱器是工質溫度和金屬溫度最高的部件，受熱面管材過熱后管材金屬溫度超過許用的極限溫度，內部組織發生變化，降低了許用應力，管子在內壓力下產生塑性變形，最后導致過熱爆管。假如某管子在540時可以持續工作100000H，那么，長期在550度下工作，它的壽命可能只有50000H,即壽命縮短一半。因此過熱就意味著降低安全系數或減少壽命，所以應該嚴格控制蒸汽溫度的上限。受熱管過熱脹粗爆漏按性質可分為長期過熱、短期過熱。1、長期過熱管壁溫度長期處于設計溫度限值以上，超溫幅度不大但超溫時間較長。爐管發生碳化物球化,管壁氧化減薄,持久強度下降,蠕變速度加快,管徑脹粗不十分明顯,最后在最薄弱部位導致脆裂而爆破。長期過熱爆管的爆口特征破口呈軸向長條狀,破口邊緣為銼邊,斷裂面粗糙不平整,破口處管壁厚度減簿較多,破口附近肉眼可見密集的平行于破口的縱向裂紋。2、短期過熱2/11鍋爐受熱面管子在運行過程中，由于冷卻條件惡化等原因，使部分管壁溫度在短時間內突然上升，甚至達到鋼管材料的臨界點以上的溫度,材料強度明顯下降,在內壓力作用下發生爆破。短期過熱爆管爆破口的特征破口張開很大呈喇叭口狀破口邊緣銳利,破口兩側壁厚明顯減薄破口斷裂面較為光滑,呈撕裂狀破口上下管段脹粗較大。一、超溫原因1、燃料特性變化燃料特性的變化，主要是指煤中灰分、水分和揮發分的變化對過熱汽溫的影響。如灰分和水分增加，燃料發熱量降低，則到達同樣的負荷必須增加燃料消耗量，水分蒸發也使煙氣容積增大，導致流經過熱器的煙氣流速增加，對流換熱加強；同時灰分和水分增加還會使爐膛溫度降低，爐膛輻射傳熱量減少，爐膛出門煙溫增高。這些因素導致對流過熱器的傳熱系數增大，吸熱量增大，從而使出口汽溫升高，盡管輻射過熱器由于爐內輻射傳熱量減少而使出口汽溫降低，但由于一般鍋爐過熱器系統以對流特性為主，最終的出口過熱汽溫還是升高了。灰分變化對鍋爐汽溫影響比較復雜。灰分增多會導致爐膛沾污嚴重，使得爐內吸熱量下降，從而減少了輻射換熱比例，假如過熱器本身也因灰分增加而產生嚴重沾污，3/11影響對流吸熱，則會使汽溫下降；煤中揮發分降低、含碳量增加或煤粉變粗時，出于煤粉著火延遲，煤粉在爐內燃盡所需時間延長，導致火焰中心上移，爐膛輻射吸熱份額減少，爐膛出口煙溫升高，從而引起具有對流特性的過熱和再熱系統傳熱溫壓增加，出口汽溫升高。2、火焰中心變化試驗表明，爐內絕大部分可燃物是在爐膛中燃燒器標高附近燃燒的，此區域內火焰溫度也最高，一般可認為爐內火焰溫度最高點在燃燒器組中心位置附近，但出于燃燒器的結構型式、布置方式、配風方式、燃料性質等因素的變化，火焰溫度最高點往往會偏離燃燒器組中心位置。1煤質變差或煤粉變粗時，爐內火焰拉長，火焰中心位置上移。2改變擺動式燃燒器的擺角會改變火焰中心位置。3當大容量鍋爐采用多層燃燒器，最上層燃燒器和下層燃燒器之間的高度差很大時因為負荷變化或磨煤機投停等原因改變燃燒器的投運層次，火焰中心會隨投運燃燒器組的中心高度而發生變化。4保持人爐總風量不變，改變燃燒器配風工況也會引起爐膛火焰中心位置改變如采用爐內高度方向上的分4/11級燃燒方式，形成爐脖下部缺氧燃燒，上部富氧燃燒，會使火焰長度增長，火焰中心上移。5送風機和引風機配合不當時，會導致爐膛負壓發生變化，影響火焰中心位置。火焰中心上移時，爐內輻射吸熱比例減少。對流式過熱器和再熱器的對流吸熱份額增加，使出口汽溫增加。23、爐膛設計高度偏低爐膛高度與火焰中心位置的關系為XH/H1X式中X火焰中心的相對位置；H自冷灰斗1/2處算起的燃燒器高度；H1自冷灰斗1/2處算起的爐膛出口的平均高度；X的附加值，對D420T/H的煤粉爐一般取X。由上式可知，當爐膛高度偏低，H1減小。H不變時，X即火焰中心的相對位置提高，從而提高了爐膛出口煙溫，使飛灰軟化，容易粘結在屏式過熱器和對流過熱器上，引起過熱器的結渣，同時還會使過熱器的熱負荷升高，在管內工質吸熱量不變時，引起管壁超溫，引起爆管事故。74爐內過量空氣系數變化當送風量和漏風量增加時，爐內過量空氣系數增加，爐膛溫度降低，爐膛水冷壁和布置在爐內的輻射式過熱器5/11和再熱器等輻射式受熱而的吸熱份額減少，從而使爐膛出門煙溫升高，同時過量空氣系數增大還使燃燒生成的煙氣量增多。煙氣流速增大，對流換熱加強，使具有對流汽溫特性的對流式過熱器和再熱器出口汽溫升高。入爐空氣量不足會產生燃料在爐內燃燒不完全而在煙道內燃燒的現象，稱為二次燃燒。二次燃燒也會引起過熱器出口汽溫引高，并可能造成過熱器超溫破壞。當發生二次燃燒現象時。應立即進行調整，如調整無效，排煙溫度高于250時，則應立即停爐，以防止由于空氣預熱器和引風機承受不了過高的排煙溫度而發生破壞事故。鍋爐運行中有時采用增加爐內過量空氣系數的方法來提高汽溫，但過大的過量空氣系數會導致鍋爐排煙損失大幅增加，從而使鍋爐效率降低。25、給水溫度變化給水溫度變化時，加熱給水所需熱量變化。例如鍋爐負荷不變，給水溫度降低，則加熱給水所需熱量增加，如果入爐燃料量不變則蒸發量必然下降，而過熱器吸熱量基本不變，導致過熱器出口汽溫升高。為維持負荷，必須增加入爐燃料量，使爐內煙氣量和爐膛出口煙溫都提高，使對流式過熱器和再熱器出口蒸汽溫度增加。輻射式過熱器和再熱器出口汽溫受給水溫度變化影響很小。對于一般鍋爐，過熱器和再熱器總體呈對流汽溫特6/11件，因此給水溫度降低很多，可能會引起過熱器超溫，通常需采用降負荷保證過熱器安全。高壓加熱器解列是造成電廠效率大幅降低的主要因素，也是造成給水溫度下降的重要原因，高壓加熱器不投入會使給水溫度下降100左右，使過熱汽溫增加達50。26、切向燃燒引起煙溫偏差四角布置切圓燃燒方式的鍋爐,在爐膛出口處存在著一定的殘余氣流旋轉,使沿爐膛寬度方向的爐膛出口煙溫和煙速分布存在一定偏差。燃燒器的布置方式,如各股氣流的引入角度,一、二、三次風的動量比,氣流切圓直徑影響到氣流的旋轉強度,進而影響水平煙道的煙溫分布,這些因素都使實際的受熱面吸熱產生了偏差。因此,煙氣溫度場和速度場的分布偏差是過熱蒸汽器、再熱蒸汽器管超溫的重要原因。87、壁溫測點溫度失真由于表盤的受熱面壁溫運行監測點不能真實反映實際壁溫狀況,顯示值低,使運行人員進行壁溫調整失去依據而造成超溫。這主要是由于測點位置的選擇及安裝方法不合適,使測點未裝在最高壁溫管上,且插入式的安裝方法經常不能正確測出實際出口溫度。8、鍋爐受熱面沾污結渣鍋爐受熱面沾污結渣降低爐內受熱面的傳熱能力。7/11灰污在受熱面上沉積后，因其導熱系數很低，故熱阻很大。一般污染數小時后水冷壁傳熱能力會降低3060。結渣引起爐內火焰中心向后推移，爐膛出口煙溫相應升高，排煙熱損失增大。由于爐膛出口煙溫升高，導致過熱汽溫偏高。此外，飛灰易粘附在對流和屏式過熱器上，引起過熱器沾污和腐蝕。由于傳熱阻力增大，可能會使鍋爐無法維持滿負荷運行，只得增加投煤量，引起爐膛出口煙溫進一步升高，使得灰渣更易粘附在受熱面上，從而形成惡性循環，并誘發一系列惡性鍋爐事故，如過熱器、省煤器管束堵灰、爆管，出渣系統堵死等。109、選材余度不夠過熱器的受熱面一般布置在爐膛出口，長期受高溫煙氣的沖刷，是鍋爐受熱面中溫度最高的地方。因此需要選用耐高溫、耐高壓的鋼材。但在設計中選擇鋼材時，考慮材料和經濟性的問題，其溫度的安全余度不會很大。如果在運行中，由于運行工況不穩定或調節不當，使鋼材工作溫度超過許用溫度，將引起鋼材熱強度、熱穩定性下降，材質惡化，導致受熱面惡化，發生爆管事故。10、受熱面偏多，蒸汽質量流速偏低過熱器和再熱器的蒸汽質量流速應考慮蒸汽對管壁的冷卻能力和蒸氣在管內流動引起的壓降損失兩個因素，8/11蒸汽質量流速越高，流動壓力降越大。質量流速越小，則流動壓力降越小，使工質帶走的熱量減少，管壁得不到有效的冷卻，導致超溫爆管。為了保證機組的熱效率，整個過熱器的壓力降應不超過其工作壓力的10。11、結構設計原因造成的熱偏差管組進、出口集箱的引入、引出方式布置不當，使蒸汽在集箱中流動時靜壓變化過大而造成較大的流量偏差。靜壓差小的管內流量小，冷卻不足，管壁超溫爆管。對于蒸汽進口集箱的并聯管組，在進入管三通處形成局部渦流，使得該渦流區附近管組的流量較小，引起較大流量偏差。12、鍋爐四管有成千上萬個焊口，制造安裝和檢修中，如果出現管內異物阻塞等，會造成工質流動不暢、短路和斷路等情況，引起受熱面超溫。13、升負荷速率過快升負荷速率過快也是過熱器和再熱器超溫爆管的原因之一。由于在升負荷過程中，為了達到相同的產汽負荷，投入的燃料量總是過剩的，因此各級過熱器的管壁溫度要高于穩定后的數值。這個過程起初壁溫逐漸升高，待達到最高值后又逐漸降低，最后又穩定下來。升負荷速率越高，升負荷過程中的壁溫峰值也就越大。從壁溫安全來看，低負荷時候壓力也低，工質汽化潛熱大，相同熱量輸入下產汽量更少，因此初始負荷低時，9/11允許的升負荷速率也低，即壁溫峰值超出穩定值更大些；初始負荷高時，允許的升負荷速率也高。三、解決高溫受熱面超溫問題的對策1、削弱殘余氣流旋轉削弱殘余氣流旋轉主要有以下方法1、通過改變燃燒器氣流引入方向,減小實際切圓直徑,盡量接近設計工況2、鍋爐一、二次風匹配合理,保證一定的動量比,以組織良好的爐內空氣動力場3、應用反切技術對燃燒器做適當改造,以消除殘余氣流旋轉。2、注意減少三通區域內渦流的影響和同屏間的熱偏差1、掌握由集箱三通區域內渦流引起的屏間流量偏差和同屏熱偏差的準確計算方法,設計上要避免使煙溫偏差與三通區域內渦流兩種偏差疊加在一片再熱器上。2、在后屏及高溫過熱器各管排入口管加裝節流孔板,調整各管間的流量分配,使各管壁溫偏差減小,緩解過熱器的超溫通過嚴密的計算,在再熱器管屏中的低溫段考慮加裝節流孔板,減少蒸汽流量,增加其它管屏流量,從而達到高溫管屏降溫的目的。作為輔助措施,可在高溫段涂上保溫材料。10/113、壁溫測量盡量準確壁溫測點選擇合適及在可能超溫的地方加裝必要的測點,將測點裝在實際最高壁溫的管子上,改進安裝方法,使熱電偶的接點能可靠地與管壁接觸盡量推廣和應用鍋爐四管泄漏的在線檢測技術。4、做好運行調整工作1、做好燃燒調整工作,保持合適的爐膛火焰中心,防止火焰偏斜。對超溫嚴重的鍋爐進行針對性較強的燃燒調整試驗,調整好鍋爐燃燒的配風及火焰中心高度,找出合理的運行方式,緩解超溫問題。2、運行中控制好機組起停、磨煤機升降負荷的調節速度,避免變化速度過快造成的超溫保持受熱面內外的清潔減少因空氣預熱器和爐膛本體漏風引起的超溫。3、控制好爐膛出口煙溫和管內蒸汽溫度不超溫并及時投入減溫裝置。8第二節腐蝕腐蝕是導致受熱面失效、爆管、引起火力發電廠事故停機的主要原因之一。鍋爐受熱面腐蝕根據腐蝕部位和環境不同可分為水汽側腐蝕和煙氣側腐蝕兩大類，下面將分別介紹這兩大類腐蝕的類型、形態、原因、部位及機理1