火力发电厂锅炉过热器管爆漏分析与对策

杨科

兰州西固热电有限责任公司

摘要：通过对兰州西固热电有限责任公司13号锅炉一级过热器管排弯管及穿墙管发生爆漏情况的分析，提出了有效的处理对策，提高了机组安全稳定运行。

关建词：一级过热器弯管穿墙管爆漏

1概述

13号锅炉系俄供E-420-13.7-560KT型锅炉，（E：自然循环；420：额定蒸发量；13.7：过热蒸汽压力；560℃：过热蒸汽温度；K：锅炉；T：固态排渣）。锅炉为单汽包、膜式冷壁，自然循环立式水管锅炉，固态排渣，生产高压蒸汽，布置型式为“П”型，钢结构，悬吊支架。

1.1锅炉外形尺寸：

轴向炉体宽：24m,轴向炉体深：28m,汽包中心线标高：45.09m,锅炉金属重：3450T。

1.2一级过热器结构：

一级过热器共108排，每排有4列3根管圈组成；材质为20号锅炉钢和12Cr1MoV高压锅炉无缝钢管，规格为φ38×4mm，其穿出顶棚后与进口集箱连接部分的弯管材质为12Cr1MoV。管子间距横向100mm，纵向68mm。管间固定采用“管卡”固定形式，并设置有防磨措施。

2一级过热器管爆漏后解体检查情况

重点检查内容：磨损、过热、蠕胀。

检查部位：管排向火侧外管圈及弯头磨损、过热、蠕胀；炉顶穿墙管处的磨损；管排吊卡、梳形定排卡子、管卡子处的磨损。

一级过热器解体检查情部况如下：

2.1向火侧第一根管B侧向A侧数第2、3、6排距顶棚约400mm处有烟气灰粒撞击坑深度约1.5mm,面积约15×10mm，共3根。

2.2穿墙直管后向前数第三根管B侧向A侧数第6、15、19、20、28、29、32、35、71、83、84、86、87、92、95、96、98、101、106、107、108排磨损1.5-2mm，共21根。

2.3上弯头后数第一列大弯头弯内侧第4、5、12、14、17、18、32、38、83、84、85、90、102、103、104、106排磨损1.5-2mm，共16个弯头。

2.4下弯头磨损检查情况：后向前数第二列大弯头A侧向B侧数第2、7、9、15、19、21、22、23、28、34、35、41、102排磨损1.5-2mm,共13个弯头；后向前数第一列大弯头第11、12、14、19、20、21、54、56、57、77排超温、过热蠕胀严重，共10个弯头；第23、24、25、26、72、73、74、75排三列大弯头氧化、腐蚀严重，共8个弯头。

3爆漏原因分析

3.1磨损

磨损一般发生在一级过热器上、下部弯头位置，飞灰的浓度增大，灰粒的冲击次数增多，因灰粒的冲击和切削作用对受热面管子产生磨损。通过检查迎烟气侧上、下弯头部位、过热器管卡部位、顶棚穿墙直管部位、管排靠近炉墙两侧部位等均有不同程度的磨损。主要表现是管排较乱，管排固定卡烧坏脱落严重，管排间距不均；过热器下弯头防磨护瓦磨损变形严重有些部位脱落；管排梳型卡因过去抢修未恢复；穿墙管处防磨护瓦磨损脱落等现象。分析原因主要是过热器下弯头正处于炉膛出口斜护板处积灰严重形成烟气走廊，烟气转向受阻长期冲刷磨坏防磨护瓦造成。过热器上弯头及穿墙直管主要是烟气转向冲刷造成。管排中间直管磨损主要是管排不平整烟气冲刷造成。管排吊卡部位是因管排发生振动，固定件与管屏内圈发生摩擦，使管壁磨损减薄，在内压力的作用下发生爆管。

3.2超温、过热

温度在540℃时，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、应力的变化都会加剧。长期过热是指管壁温度长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度，超温幅度不大但时间较长，锅炉管子发生碳化物球化，管壁氧化减薄，持久强度下降，蠕变速度加快，使管径均匀胀粗，最后在管子的最薄弱部位导致脆裂的爆管现象。这样，管子的使用寿命便短于设计使用寿命。超温程度越高，寿命越短。在正常状态下，长期超温爆管主要发生在高温过热器的外圈的向火面。

3.3高温下的氧化和腐蚀

当燃用含有一定量硫、钠和钾等化合物的燃料时，在550～700℃的金属管壁上还会发生高温腐蚀，在过热器受热面中易发生的主要是高温腐蚀。锅炉受热面的高温腐蚀发生于烟温大于700℃的区域内。当燃用K,Na,S等成分含量较多的煤时，灰垢中K2S04和Na2S04；在含有SO2的烟气中会与管子表面氧化铁作用形成碱金属复合硫酸盐K2Fe(S04)5及Na5Fe(S04)5，这种复合硫酸盐在550～710℃范围内熔化成液态，具有强烈腐蚀性，在壁温600～700℃时腐蚀最严重。管内壁积垢、外壁氧化。锅炉管内壁结垢，使过热器壁温升高，外壁氧化皮，又使管壁减薄，因此爆管频繁。

3.4管子弯头椭圆度和管壁减薄问题

检查发现个别弯头椭圆度大于8%，不符合国家标准《水管锅炉受压元件强度计算》规定的弯头椭圆度。另外，实测数据表明，有个别管子弯头的减薄量达23%～28%，小于直管的最小需要壁厚。

3.5焊接质量和异种金属焊接问题

检查有些焊口焊接接头裂纹未熔合、咬边，焊缝外形尺寸不合格等。顶棚穿墙管处因两种金属的蠕变强度不匹配，以及焊缝界面附近的碳近移，使异种金属焊接界面断裂失效，而发生漏泄。

3.6检修人员责任心问题

检修人员没有按检修规程规定严格执行检修工序工艺标准，质量意识淡薄，工作作风不严谨，责任心不强，出现管材缺陷(管材金属不合格或错用管材)，焊接缺陷等。没有真正做到“应修必修，修必修好”的原则。

4对策

过热器爆管，究其原因主要是磨损、过热、高温腐蚀、材质老化、检修工艺及人员责任心等方面引起。针对上述情况，采取如下对策：

4.1加强检修人员技术培训，提高设备检修能力，认真组织检查并做好记录。

4.2在检修过程中，加强管排整理，必须注意消除管排变形、烟气走廊和管子膨胀受阻等现象，检查恢复因磨损及烧损变形脱落的防磨护瓦，对管排不锈钢固定卡进行恢复，补齐管排下弯头部位不锈钢固定梳形卡，确保管排平整，间距均匀。

4.3加强运行操作，严格按照运行规程的规定操作，加强锅炉运行监视、调整，控制过热器的出口汽温在额定值。过热器壁温接近额定值时须及时调整,避免长时间超温运行。严格控制燃烧高硫煤，防止过热器出现高温腐蚀。

4.4新弯管加工时严格按规程要求进行弯制和检查，对弯管工艺加以适当的改进，以降低椭圆度和弯管减薄量，以保证椭圆度和内壁光滑。

4.5做好异种金属焊接，在一级过热器两种金属焊接时，在其中加入具有中间蠕变强度的过渡段，使焊缝界面两侧蠕变强度差值减少；在过渡段的两侧选用性质不同的焊条，使其分别与两种金属的性质相匹配。

4.6加强超声探伤检验，对一级过热器出入口联箱所有管座及管排迎烟气侧外1、外2圈管子所有的弯头进行超声探伤，检查内壁缺陷，对发现管子存在内壁裂纹，均进行了换管处理。焊缝采用全氩弧焊接，100%进行无损探伤，20%射线抽查。

4.7在检修过程中，做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。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，当厚度不能满足强度要求时，更换管子。

4.8做好检修记录整理，逐步摸清过热器管的爆漏规律，科学地开展防爆漏工作。

5结论

防止锅炉过热器泄漏是经常性的工作。只有对泄漏原因进行科学的分析，并采取有效地防治和预防措施，就有可能减少和避免。运行机组只要做好运行调整，是防止过热器爆管泄漏的根本。运行调整主要从防止超温、防止烟气流速过大、防止火焰烧偏、防止结焦等方面着手；检修主要从外部治理，保证管排整齐并采用防磨措施减缓磨损进度。此外，提高各级人员的责任心是防止过热器泄漏的关键。13号锅炉检修后运行良好，一级过热器管子未发生爆管漏泄事故，证明了检修是成功的，保证了锅炉机组的安全稳定经济运行。

参考文献

[1]《电站锅炉四管泄漏分析与治理》张磊廉根宽编著中国水利电力出版社出版.

[2]《中国大唐集团公司防止火电厂锅炉四管泄漏管理办法》.

[3]《火力发电厂金属技术监督规程》.

[4]兰州西固热电有限责任公司《锅炉设备检修规程》.