（哈尔滨锅炉厂预热器有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150046）
摘要：垃圾焚烧余热炉是锅炉厂制造的中温、中压，炉型受热面烟道流程布置。可以通过改变锅炉结构型式和受热面布置位置，以控制进入过热器的烟气温度，使受热面壁温避开高温腐蚀严重区域，从而使锅炉达到安全运行和降低锅炉制造成本的目的。
关键词：垃圾焚烧发电余热炉；过热器管损坏；
垃圾焚烧炉余热锅炉是转换焚烧垃圾产生的热量的关键设备，目前在国际上已得到广泛使用。对一体式余热锅炉的过热器而言，其烟气成分、烟气温度等因素对过热器的腐蚀远高于一般常规锅炉过热器，为达到防腐蚀要求，通常采用提高钢材等级方法，使得设备造价大幅度增长。
一、垃圾焚烧发电余热炉过热器管损坏的原因
1.低周疲劳损坏。锅炉承压部件低周疲劳损坏也是一种热疲劳，一般指承压部件因热膨胀受阻局部热应力随锅炉启停或参数变化而引起的疲劳损坏。因其应力变化辐度大，局部应力有可能达到屈服极限，因而在数百次或数千次交变之后便可能发生低周疲劳破坏。原则上，锅炉元部件只要存在温差，或各相连元部件之间的膨胀死点不同，或相连部件的膨胀系数不同都将出现热应力。通过分析该锅炉过热器和省煤器结构完全满足产生低周疲劳的条件，过热器主要是由两根进汽下降管、下集箱、翅片管、上集箱、三根上集箱和蒸汽出口集箱连接管、蒸汽出口集箱组成。过热器进汽下降管以及上集箱和蒸汽出口集箱连接管与翅片管相比刚性是非常大的。蒸汽从汽包出来为饱和蒸汽，饱和温度为203.5℃，而送至出口集箱的过热蒸汽温度为275℃，两者汽温差均为75℃，而壁温差可达100℃左右。经过计算，过热器受热面上部集箱至过热器出口集箱从冷态到热态连接管要膨胀6～8mm。从汽包引出至过热器下集箱的蒸汽引入管与受热面上、下两集箱的之间翅片管的膨胀量之差为5～7mm。从结构看来，过热器上部至出口集箱的连接管的两端以及汽包与翅片管的上部集箱均可视为固定结点，因此无法吸收以上所说的两个膨胀差值。在过热器蒸汽引入管位于翅片管下部集箱的两端，翅片管的蒸汽流量是非常不均匀的，这样也使各翅片管之间的壁温差加大，膨胀量不同，产生应力。由于以上原因导致过热器炉管之间存在热应力，而炉管焊接部位正是应力集中的部位，因此，炉管焊接部位经过数百次或数千次交变之后便发生了低周疲劳破坏。
2.省煤器发生低周疲劳破坏的几个原因。不论是水的进出口温度差（77℃），还是烟气的进出口温度差（50℃）均不大。省煤器管屏之间均由φ89的连接管相接，相互之间基本没有影响。唯一有关连的是进口最后一屏省煤器管与给水连接的管子和出口第一屏省煤器管与汽包连接管子有一个膨胀量不同的问题。同一屏省煤器炉管没有按常规平均分成两部分，而成1/3和2/3分布，导致了各翅片管之间的壁温差加大，膨胀量不同，产生应力。省煤器所有上集箱全部固定在锅炉上部以及省煤器炉管和集箱连接弯管只有15°，吸收热应力的能力非常的有限。由于以上原因导致省煤器产生的热应力完全作用在容易产生应力集中的炉管焊接部位，经过数百次或数千次交变之后同样会发生低周疲劳破坏。
3.振动疲劳破坏。当汽流激振频率与自身固有频率相发生共振，就有可能导致振动破坏。同时当高温烟气流速很大时，烟气对炉管的冲刷会使炉管发生受迫振动，就会加速炉管的振动破坏。而结构紧凑，烟道较短，没有任何的稳流装置，完全符合产生受破振动的条件。该锅炉最初发生泄漏故障时，采取过增加固定管夹的措施，之后泄漏频率有所降低，这就应证了振动疲劳确实是该锅炉炉管泄漏的一个原因。
4.过热器发生腐蚀。炉管腐蚀是一个化学或电化学过程，炉管腐蚀可分为管内腐蚀和管外腐蚀两大类，较常见的是管内腐蚀，管内腐蚀又分为管内腐蚀又可分为汽水腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、气体腐蚀和氢脆等。
结合该锅炉最后一次炉管泄漏特征，我们得出结论过热器腐蚀完全符合汽水腐蚀的特征，造成汽水腐蚀的先前条件是饱和蒸汽带水。过热器下集箱及排污管内大量的盐分结晶体，就是炉水在过热器内蒸发留下的。同时发现汽包内一块挡水板一头已经翘起，翘起的一端焊接部位完全分开，这块挡水板已经完全不能起到挡水的作用，使汽包的汽水分离效果完全不能满足要求。通过上述故障现象都证明了该锅炉饱和蒸汽带水的事实。除了上述提到的造成该锅炉炉管多次泄漏的主要原因外，也不排除设计缺陷、炉管制造质量问题、保温措施不到位以及人为误操作等原因。
二、处理
1.对已经腐蚀严重的过热器管屏进行了更换。对经过多次补焊无法恢复的省煤器管屏进行更换。将发生过一次泄漏故障的第一屏蒸发器管屏也进行了更换。大修时水加热器拆除后发现堵塞严重，针对之前没有考虑到的情况，特组织人员对水加热器进行了酸洗。大修时打开汽包仔细检查发现汽包内一块挡水板一头已经翘起，翘起的一端焊接部位完全分开，这块挡水板已经完全不能起到挡水的作用，使汽包的汽水分离效果完全不能满足要求。因此，此次大修对汽包内挡水板全部进行了焊接和加固。
2.采用的新结构、新技术。为了彻底解决该锅炉泄漏故障，针对引起泄漏故障的原因，改造方案内就锅炉的管瓶进行了彻底改造，运用了大量的新机构、新技术，取得了不错的效果，其中包括：新安装的过热器增加了进汽集箱，进汽集箱再通过四根直径相对较小的下降管与过热器下集箱相连，并且采用弯曲交叉排列的方式。这样的结构有以下优点：采用四根直径相对较小的下降管，刚度较小，减小了下降管和翅片管之间的膨胀差。采用四根直径相对较小的下降管可以增加蒸汽引入（过热器）的吸热量使引入管与翅片管的温差减少，从而减少膨胀应力。改进过热器和省煤器的吊挂装置，把固定结构改为弹簧吊杆，以吸收过热器和省煤器引入管、引出管、各受热面间的膨胀差。
3.过热器安装了两个弹性支撑，充分吸收引进管和引出管之间的膨胀差。
省煤器进口管屏和出口管屏吊杆改为弹簧吊架，中间两个管屏仍维持原吊杆，弹簧吊架主要是吸收对外连接管的膨胀 原有省煤器上下集箱和翅片管连接弯管角度只有15°，吸收热应力的能力非常有限，这次特意增大了连接弯管的角度，受炉膛空间的限制，连接弯管角度由原来的15°增加只增加到了20°，增强了炉管吸收热应力的能力。新过热器和省煤器均舍弃插入式焊接方式，均采用过渡式焊接方式，连接弯管及集箱在焊接前均留有焊接坡口，消除了焊不透的可能性。而且当热应力作用在焊接部位时，以拉、压应力的形式出现，大大增强了焊接部位承受热应力的能力。大修更换的所有翅片管，将原来的光片螺旋鳍片管改为杭州锅炉厂独有的带刺翅片管，不但改善了烟气的扰动，改善翅片的结合力，还可提高传热效果，翅片管的吸热量可增加15％。为了保证现场焊接质量，特要求施工方派遣技术较高的电焊工进行焊接作业，每个焊缝都严格进行了必要的热处理，最后又实施了必要的探伤作业，保证了此次大修工作的焊接质量。
过热器管事故往往非单一因素所致．而是设计、制造、安装、检修、运行等多种因素同时发生并叠加作用的结果。余热炉的高温酸腐蚀仍然是垃圾发电中比较突出的难题，材质上的优化还不是很理想，这在某种程度上限制了垃圾发电的单机规模。希望随着垃圾发电技术的发展，会有更好的技术方案。
参考文献：
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[2]马海涛.高温氯盐环境中金属材料的腐蚀[D].大连：大连理工大学，2016.
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