電廠鍋爐分隔屏過(guò)熱器常見(jiàn)問(wèn)題原因分析及處理措施

（大唐長(zhǎng)春第三熱電廠 吉林省長(zhǎng)春市 130103）

摘 要：隨著當(dāng)今電廠鍋爐鍋爐容量與蒸汽壓力的不斷增加，過(guò)熱器在鍋爐中的的地位也越來(lái)越重要。但是由于惡劣的工作環(huán)境，經(jīng)常發(fā)生管屏出列、管子內(nèi)壁腐蝕等問(wèn)題。本文結(jié)合長(zhǎng)春某電廠多年運(yùn)行的實(shí)際情況對(duì)分隔屏常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并制定了處理措施。將大大提高機(jī)組的可靠性，為設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的保障。

關(guān)鍵詞：過(guò)熱器 變形 腐蝕 超溫

0引言

電廠鍋爐是火力發(fā)電廠的三大主機(jī)中最基本的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。它使燃料在爐內(nèi)燃燒放熱，并將鍋爐內(nèi)工質(zhì)水加熱成具有足夠數(shù)量和質(zhì)量的過(guò)熱蒸汽，工汽輪機(jī)使用。分隔屏是鍋爐的重要過(guò)熱器，但是由于分隔屏過(guò)熱器的工作環(huán)境十分惡劣，隨著工作時(shí)間增加，設(shè)備會(huì)出現(xiàn)變形、腐蝕等問(wèn)題，所以必須采取一定的手段和措施，才能為了避免分隔屏損壞，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

1鍋爐分隔屏過(guò)熱器的工作原理

過(guò)熱器的作用是將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過(guò)熱蒸汽。在鍋爐負(fù)荷或其他工況變動(dòng)時(shí)應(yīng)保證過(guò)熱蒸汽溫度正常，并保持在規(guī)定范圍內(nèi)波動(dòng)。從電廠熱力循環(huán)看，蒸汽的初參數(shù)越高，則循環(huán)熱效率越高。隨著鍋爐容量的增大及蒸汽初參數(shù)的提高，過(guò)熱器的作用就更加重要。

過(guò)熱器由五個(gè)主要部分組成： a） 末級(jí)過(guò)熱器；b） 過(guò)熱器后屏；c） 過(guò)熱器分隔屏；d） 立式低溫過(guò)熱器和水平低溫過(guò)熱器；e） 頂棚過(guò)熱器和包墻過(guò)熱器。

隨著鍋爐容量增大和蒸汽壓力的進(jìn)一步提高，水蒸發(fā)所需要的熱量減少，而蒸汽過(guò)熱熱進(jìn)一步增加，必然要將過(guò)熱器布置在爐內(nèi)的高煙溫區(qū)，如分隔屏過(guò)熱器。分隔屏過(guò)熱器是以吸收爐膛輻射熱為主的輻射換熱器?？梢越档蜖t膛出口煙溫，減少煙氣擾動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，改善過(guò)熱蒸汽的氣溫特性。

2鍋爐分隔屏過(guò)熱器的布置及結(jié)構(gòu)

以長(zhǎng)春某電廠為例，該電廠擁有兩臺(tái)350MW鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采用平衡通風(fēng)、直流式燃燒器、四角切圓燃燒方式，燃用褐煤。鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為1165t/h；機(jī)組電負(fù)荷為350MW（即THA工況）時(shí)，鍋爐的額定蒸發(fā)量為1045.56t/h。

分隔屏過(guò)熱器就布置在爐膛上方，前墻水冷壁和過(guò)熱器后屏之間，沿爐寬方向布置四大屏，每大屏又沿爐深方向分為6小片。每小片由9圈共18根管組成。由于處于爐膛位置和受熱的不同，管子的材質(zhì)也不同，通常分別為12Cr1MoVG、SA-213TP304H。管屏從爐膛中心開(kāi)始，分別以一定的橫向節(jié)距沿整個(gè)爐膛寬度方向布置。

分隔屏沿爐膛寬度方向有四組汽冷定位夾緊管并與墻式再熱器之間裝設(shè)導(dǎo)向定位裝置以作管屏的定位和夾緊，防止運(yùn)行中管屏的晃動(dòng)；同時(shí)，管子與管子之間有活動(dòng)卡塊（如圖1所示），能保證管子之間能上下竄動(dòng)，但不會(huì)突出管屏面。

3鍋爐分隔屏過(guò)熱器常見(jiàn)問(wèn)題

鍋爐分隔屏過(guò)熱器位于爐膛內(nèi)，工作環(huán)境惡劣，出口蒸汽溫度達(dá)到540℃，經(jīng)常發(fā)生以下問(wèn)題：

（1）分隔屏管排卡塊脫開(kāi)、管排出列；

（2）分隔屏管排彎曲變形；

（3）分隔屏管排內(nèi)壁腐蝕；

（4）分隔屏流體夾管內(nèi)彎頭滲漏。

以長(zhǎng)春某電廠2號(hào)鍋爐為例。檢修期間進(jìn)行受熱面檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)2號(hào)爐分隔屏過(guò)熱器有15根管出列，出列管位置分別在分隔屏夾屏管上方至頂棚管下方，出列管不同程度彎曲（如圖2所示）。出列管全部進(jìn)行割管更換，割管下口距下彎頭最低處為5.7m，上口距下彎頭最高處為13.4m。

以長(zhǎng)春某電廠1號(hào)鍋爐為例。檢修期間，對(duì)1號(hào)爐分隔屏過(guò)熱器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁存在結(jié)垢（如圖3所示）與腐蝕情況，附著物去除后，可見(jiàn)管內(nèi)壁有點(diǎn)蝕坑（如圖4所示）。

4鍋爐分隔屏過(guò)熱器常見(jiàn)問(wèn)題原因分析

針對(duì)分隔屏常見(jiàn)的問(wèn)題，通過(guò)檢修記錄、水汽指標(biāo)記錄、現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)、化驗(yàn)分析以及同類(lèi)型鍋爐分隔屏過(guò)熱器設(shè)備情況對(duì)比，對(duì)導(dǎo)致這些問(wèn)題的原因進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論。

4.1 分隔屏管排出列的原因分析

（1）由于安裝、制造及運(yùn)輸、運(yùn)行過(guò)程中個(gè)別屏管與管之間管卡變形卡澀，運(yùn)行中出現(xiàn)膨脹偏差時(shí)管卡斷裂，部分管失去約束逐漸出列。

以長(zhǎng)春某電廠2號(hào)鍋爐分隔屏過(guò)熱器管排出列情況以及出列管排割管情況進(jìn)行實(shí)物分析（割管下口距下彎頭最低處為5.7m，上口距下彎頭最高處為13.4m）。出列管標(biāo)高在56.684m至64.384m之間，在此區(qū)間由5道活動(dòng)夾塊，每間隔2.37m有一組活動(dòng)夾塊固定管排，由此分析管排固定不存在問(wèn)題，造成管排出列的主要原因就是活動(dòng)夾塊斷裂。

（2）個(gè)別管排超溫，膨脹量增大，也是造成管排出列的原因之一。

以長(zhǎng)春某電廠分隔屏過(guò)熱器超溫記錄進(jìn)行分析。根據(jù)1、2號(hào)鍋爐超溫情況分析，兩臺(tái)爐分隔屏過(guò)熱器個(gè)別管屏在14年、15年均存在超溫情況，其中，2號(hào)爐分隔屏第2、5、7、23、24、25點(diǎn)超溫較為頻繁。此處的分隔屏過(guò)熱器管均有彎曲變形現(xiàn)象。

特別要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，分隔屏過(guò)熱器使用的是12Cr1MoVG，使用溫度是580℃，溫度超限值是484℃。由超溫記錄來(lái)看，超溫均在2～5℃之間，時(shí)間在1～5分鐘。雖然超溫限值較低，超溫量較小，但測(cè)量的是爐外溫度，近似于蒸汽溫度，而沒(méi)有考慮爐內(nèi)管壁存在55℃～110℃換熱溫差，兩者存在溫度梯度。

（3）有時(shí)從經(jīng)濟(jì)角度考慮采用給水泵低壓運(yùn)行。壓力低時(shí)蒸發(fā)段吸熱量增加過(guò)熱段吸熱量減小，導(dǎo)致過(guò)熱受熱面管排超溫。

4.2 分割屏管內(nèi)腐蝕原因分析

（1）水汽品質(zhì)不合格是導(dǎo)致腐蝕發(fā)生的原因之一。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，曾將發(fā)生過(guò)熱網(wǎng)加熱器漏泄，當(dāng)時(shí)鍋爐給水、爐水、過(guò)熱蒸汽、再熱蒸汽和飽和蒸汽氫電導(dǎo)率超標(biāo)。抽查21日，過(guò)熱蒸汽DDH 0.186μs/cm，22日，過(guò)熱蒸汽DDH 0.179μs/cm。

（2）給水、爐水及蒸汽含有微量Cl-、SO42-、乙酸等陰離子導(dǎo)致金屬表面氧化膜破壞，使腐蝕加劇。

（3）過(guò)熱器管內(nèi)壁直接與高溫高壓蒸汽流中的干過(guò)熱蒸汽發(fā)生高溫蒸汽腐蝕是腐蝕產(chǎn)生的又一可能原因。

（4）基建階段及鍋爐停備用期間，過(guò)熱器管內(nèi)不免存在臟污、積水和氧氣進(jìn)入，產(chǎn)生腐蝕會(huì)使Fe3O4保護(hù)膜遭到破壞。

5鍋爐分隔屏過(guò)熱器常見(jiàn)問(wèn)題處理措施

5.1 分割屏管排出列處理措施

國(guó)內(nèi)鍋爐屏過(guò)出現(xiàn)大面積亂排、出列還是非常普遍的，輕微的管排出列問(wèn)題并不嚴(yán)重，只要進(jìn)行處理即可。

（1）重點(diǎn)應(yīng)該關(guān)注管壁超溫問(wèn)題。建議電廠對(duì)各屏爐外測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的回路及溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便了解各回路吸熱及水動(dòng)力分配情況是否存在問(wèn)題。

（2）檢修期間，對(duì)管屏活動(dòng)夾塊進(jìn)行全面檢查，看是否存在卡澀、變形、撕裂，致使管排膨脹受阻和出列因素。

（3）低負(fù)荷時(shí)注意控制運(yùn)行壓力，避免過(guò)熱器管壁超溫。

（4）在爐內(nèi)加溫度測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)屏過(guò)金屬壁溫，避免爐內(nèi)管壁存在55℃～110℃換熱溫差對(duì)監(jiān)測(cè)的影響。

（5）進(jìn)行分隔屏過(guò)熱器檢查或檢修，應(yīng)做好檢查和檢修的詳細(xì)記錄以及影像資料，定期進(jìn)行劣化分析，判斷劣化趨勢(shì)，在發(fā)生故障前進(jìn)行更換工作。

（6）給水泵低壓運(yùn)行可產(chǎn)生一定節(jié)能效果，但是低壓運(yùn)行將導(dǎo)致過(guò)熱器超溫，對(duì)鍋爐安全運(yùn)行帶來(lái)影響較大，建議謹(jǐn)慎采用低壓運(yùn)行方式。

5.2 分割屏管內(nèi)腐蝕處理措施

（1）防止熱網(wǎng)加熱器、凝汽器泄漏，降低蒸汽中的氯離子和氧的含量。加強(qiáng)對(duì)給水質(zhì)量監(jiān)督，防治減溫水水質(zhì)不合格。

（2）加強(qiáng)對(duì)爐水質(zhì)量監(jiān)督，保證過(guò)熱蒸汽純度。加強(qiáng)鍋爐排污，降低爐水含鹽量，減少蒸汽攜帶量。

（3）加強(qiáng)凝結(jié)水精處理出水質(zhì)量控制，按月進(jìn)行水汽系統(tǒng)痕量離子檢測(cè)。

（4）加強(qiáng)停爐期間的防腐，每30min監(jiān)測(cè)一次水汽pH值、電導(dǎo)率和氫電導(dǎo)率，每1小時(shí)測(cè)定一次水汽中的鐵、銅含量，保證爐水和分離器出水pH值大于9。

（5）大小修時(shí)加強(qiáng)對(duì)汽包內(nèi)水汽分離裝置的維護(hù)，保證水汽分離效果，減少蒸汽帶水。

（6）嚴(yán)格加強(qiáng)鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度的控制，保持熱負(fù)荷穩(wěn)定，防止高溫腐蝕及低熔點(diǎn)腐蝕性化合物貼附在金屬表面上。

6總結(jié)

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。電力工業(yè)的發(fā)展水平和電能供應(yīng)的數(shù)量和質(zhì)量是衡量工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科技現(xiàn)代化的重要標(biāo)準(zhǔn)。特別是在我國(guó)北方，供熱電廠肩負(fù)著冬季為千家萬(wàn)戶(hù)供熱的重要任務(wù)，將近6個(gè)月的供熱期，機(jī)組需要連續(xù)運(yùn)行，其設(shè)備穩(wěn)定性至關(guān)重要。而分隔屏過(guò)熱器作為電廠鍋爐的重要設(shè)備，一旦發(fā)生問(wèn)題必將直接導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，冬季供熱中斷的嚴(yán)重后果。及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采取科學(xué)有效的措施，降低分隔屏過(guò)熱器的事故發(fā)生率，將大大提高機(jī)組的可靠性，為設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉江明.電廠鍋爐原理及設(shè)備（第二版）.北京：中國(guó)電力出版社，2007

[2]鄭體寬，楊晨.熱力發(fā)電廠.北京：中國(guó)電力出版社，2007

作者簡(jiǎn)介：

孫洪坤（1986.11-），男，籍貫：吉林省公主嶺市，學(xué)歷：研究生學(xué)歷，工程師，研究方向：電力工程