600MW直流鍋爐再熱器爆管原因及防治措施

余鑄忠

浙江大唐烏沙山發(fā)電公司設備工程部 浙江寧波市

一、600MW鍋爐再熱器常見爆管事故原因分析

某電廠600MW超臨界一次中間再熱直流鍋爐（Sulzer－CE設計制造），再熱器系統(tǒng)由低溫再熱器和高溫再熱器兩部分組成（圖1），相繼發(fā)生爆管事故。

（1）吹灰器工作工況不當。鍋爐的長吹灰器與受熱面管排之間距離太近，一般230mm，最近距離120mm，近12m長槍管進入爐內(nèi)，會自然下垂或出現(xiàn)擺頭，對受熱面的吹蝕加大。

吹灰器蒸汽溫度過高。長吹灰器蒸汽設計溫度440℃，實際運行中加上爐內(nèi)高溫煙氣，槍管外壁溫度應在500℃以上，槍管變形，高溫蒸汽吹蝕管壁的情況加重。另外，吹灰器蒸汽壓力也過高。

（2）鍋爐再熱器沿煙道截面方向煙溫分布不均。當前600MW鍋爐中，部分出現(xiàn)再熱器進出口截面上煙溫分布不均的現(xiàn)象，使得受熱面各管排間吸熱偏差很大，甚至有個別管排吸熱溫升較大，從而出現(xiàn)超溫現(xiàn)象而爆管。

（3）鍋爐再熱器系統(tǒng)的布置。部分600MW鍋爐的低溫再熱器與高溫再熱器之間采用4根連通管相連，從低溫再熱器出口集箱引出的蒸汽經(jīng)左右交叉后引入高溫再熱器。這種連接方式不僅使得低溫再熱器各管排出來的蒸汽不能充分混合，而且部分從低溫再熱器左側管排出來的高溫蒸汽通過交叉，恰巧被導入高煙溫區(qū)域的高溫再熱器管排，加重了這部分管排的工作負荷，從而加大了爆管的可能性。

（4）鍋爐再熱器事故預防設置。部分600MW鍋爐再熱器事故噴水點，設置在低溫再熱器進口處等位置，造成難以控制再熱器的超溫工況，不能及時進行汽溫調(diào)節(jié)，造成壁溫過高而爆管。

（5）鍋爐再熱器運行操作不當。有不少事故是運行人員操作不當，鍋爐再熱器處在不安全工況下運行，使得再熱器出現(xiàn)爆管等事故。

二、再熱器爆管事故防治措施

1.鍋爐再熱器系統(tǒng)改造

根據(jù)各電廠實際情況，對若干方案分析比較，綜合考慮改造的經(jīng)濟性、可行性。如低溫再熱器采用大直徑分配集箱，使分配集箱內(nèi)的靜壓分布趨于均勻，減小了低溫再熱器管排間的流量偏差，降低熱偏差系數(shù)較大的管排的工作溫度，改善再熱器運行工況，減少爆管事故。

圖1 再熱器結構布置示意圖

2.鍋爐再熱器相關設備材料進行升級

將600MW鍋爐再熱器最可能處于超溫狀況管子的材料提高一個檔次，有效控制爆管事故的發(fā)生。

3.提高運行操作人員的業(yè)務水平

組織運行操作人員采取集中培訓學習等方式，有效提高600MW鍋爐運行操作人員的業(yè)務水平，準確控制鍋爐再熱器的運行，保證再熱器正常工作，有效降低爆管事故。

三、直流鍋爐再熱器典型爆管原因分析及防治措施

圖2 直流鍋爐結構示意圖

直流鍋爐（圖2）是指靠給水泵壓力，使給水順序通過省煤器、蒸發(fā)受熱面（水冷壁）、過熱器并全部變?yōu)檫^熱水蒸氣的鍋爐。由于給水在進入鍋爐后，水的加熱、蒸發(fā)和水蒸氣的過熱，都是在受熱面中連續(xù)進行的，不需要在加熱中途進行汽水分離。因此，它沒有自然循環(huán)鍋爐的汽包。在省煤器受熱面、蒸發(fā)受熱面和過熱器受熱面之間沒有固定的分界點，隨鍋爐負荷變動而變動。

1.直流鍋爐再熱器爆管事故分析實例

某電廠600MW超臨界燃煤直流鍋爐，再熱器布置于尾部豎井中。2012年10月該鍋爐發(fā)生泄漏。經(jīng)檢查為過熱器中的一些管子發(fā)生吹損，爐前和爐后彎頭處爆管，爆管破口見圖3。

（1）直流鍋爐再熱器的超溫與過熱。超溫是指金屬超過其額定溫度（管子的設計運行溫度或火力發(fā)電廠規(guī)定的額定運行溫度）運行。鍋爐受熱面在超溫狀態(tài)下運行,使管子表面嚴重氧化,甚至出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象,稱為管子過熱。管子過熱一般與脹粗現(xiàn)象同時發(fā)生。超溫使得管子金屬壁溫達到很高的數(shù)值,引起過熱爆管。

（2）直流鍋爐燃燒調(diào)整不佳引起的短期超溫。實際中，出現(xiàn)短期超溫的原因有燃燒調(diào)整不當,火焰沖墻導致水冷壁局部熱負荷過高；機組啟動,負荷帶到干濕態(tài)轉換階段時,過熱度控制不當使燃燒器區(qū)域部分水冷壁受熱面過熱；運行數(shù)據(jù)如偏離設計工況易產(chǎn)生傳熱惡化，可能產(chǎn)生干涸和沸騰現(xiàn)象,引起管壁溫度升高導致爆管。

（3）直流鍋爐運行中由于異物堵塞引起的短期超溫。受熱面管內(nèi)有異物使汽水循環(huán)不良,直接導致爆管。

（4）直流鍋爐節(jié)流孔設計對超溫的影響。當節(jié)流孔被用來分配汽、水流量，而水冷壁管的節(jié)流設計規(guī)格較多,計算稍有偏差，就會造成流量分配不佳引起熱偏差，使部分管子過熱超溫而爆管。

圖3 爆管破口

（5）直流鍋爐吹灰器的影響。吹灰器使用不當、泄漏、吹灰壓力過高、吹掃時間過長、吹掃過于頻繁等投用不正常情況，會導致附近區(qū)域的受熱面管子加快磨損而變薄，從而引起爆管。

2.直流鍋爐再熱器典型爆管事故防治措施

（1）直流鍋爐燃燒調(diào)整。調(diào)整燃燒器擺角、調(diào)整AA風、進行風量偏置和燃燒調(diào)整來控制水冷壁金屬溫度。加強對金屬壁溫測點監(jiān)視，調(diào)整好煤水比。

（2）調(diào)整直流鍋爐再熱器壁溫測點。通過分析審核，增裝再熱器壁溫測點，可有效監(jiān)控金屬壁溫,使金屬溫度在規(guī)定范圍下安全運行。

（3）直流鍋爐節(jié)流孔徑及時校核。及時有效地對節(jié)流孔徑進行校核，確認節(jié)流分配沒有問題，減低爆管的可能性。

（4）定期排查直流鍋爐節(jié)流孔及管排低位異物。利用相關檢修技術，定期對鍋爐直流孔及管排低位等進行檢查，清除異物，確保設備安全運行。

（5）檢查新建直流鍋爐在基建中遺留未查的焊口。從鍋爐安全、穩(wěn)定運行的角度出發(fā),對直流鍋爐在基建中遺留未查的焊口進行補查是非常必要的。通過補查可以大大提高鍋爐的安全性,減少鍋爐由于焊口質(zhì)量引起爆管的可能。