杜昌品
江苏四方锅炉有限公司 江苏 徐州 221000
摘要：合理地配置供热热源，优化选择工业锅炉容量和台数，同时优化运行调整模式，是解决锅炉低负荷运行问题的有效措施。通过爆口宏观形貌分析、化学成分分析、显微组织观察、力学性能试验，认为T91钢高温过热器早期失效的原因是管子内存在异物堵塞，管子长期过热后加速老化，性能下降，最终导致爆管，分析堵塞原因并提出了相应对策。通过对化学成分、力学性能、金相、能谱、扫描电镜结果的分析诊断，找出了高温过热器爆管失效的原因，提出了预防措施。
关键词：锅炉高温；高温过热器；爆管原因
引言
高温过热器管作为锅炉四大管道之一，其作用是将饱和蒸汽定压加热到过热蒸汽。过热器是锅炉最复杂的受热面，受热面管壁温度高，管内蒸汽温度高，高温烟气除了受热面进行对流换热外，还对受热面进行辐射换热。当受热面受到烟气腐蚀、高温腐蚀或者锅炉结构不当导致受热面管内壁通流流量减小时，往往会使部分管壁超过许用温度，热稳定性下降，甚至造成受热面管壁过热、爆管等。过热器对锅炉的安全性和经济性有着重要意义，它的运行工况不仅决定着主蒸汽品质的高低，而且关系着锅炉的安全运行。
1锅炉高温过热器爆管的重要性
锅炉受热面管寿命受其煤质质量、烟气流程条件、运行工况、汽水品质的影响，爆管事故较多。据统计，2009年由于燃煤紧缺，煤质大幅下降，锅炉实际燃用的煤种严重偏离设计煤种，造成锅炉运行工况变差，致使锅炉因超温、高温腐蚀、磨损等原因爆管不断，全年牡丹江第二发电厂7台机组，锅炉受热面共发生了9次爆管事故，其中#7炉高温过热器在短短的3天内发生爆管事故2起，严重影响机组的安全经济运行。对其它受热面管不留死角的进行全面检查，并对有怀疑超温的高温过热器管进行取样分析。由于整圈管子的质量已受其影响，表面过热起皮，受损严重，故对该圈管子更换处理。建议合理布置受热面管壁温度测点，严格监视受热面管壁温度的变化，防止事故发生及扩大。加强对高温过热器的外壁损伤宏观检查，对管屏变形情况及时矫正，防止损伤和变形部位受到局部过热，更换壁厚减薄严重的管段。因此，防止锅炉受热面爆管已成为提高电厂安全经济运行的关键。
2锅炉高温过热器爆管原因问题
2.1爆口外观
爆口外观爆口边缘最薄为2.2mm；内外表面无明显氧化减薄现象。裂纹长137mm，宽23mm，爆口最大胀粗为53.27mm，胀粗率为18.38%，距离破口裂纹尖端22mm处管子的胀粗为46.23mm，胀粗率为2.73%，爆口外表面存在平行于管轴线多条宏观蠕变裂纹。爆口呈鱼嘴状，边缘较粗糙并不锋利，呈脆性爆裂。
2.2光谱分析结果及微观检验
光谱分析结果显示，爆口部位材料Cr、Mo、V、Nb元素。在最大开口处取样进行金相分析，原具有位向性的马氏体组织形态已消失，晶内原呈大量细小弥散状分布的碳化物粒子数量以大量减少，尺寸粗化。其老化程度属完全老化，老化级别为4级。在最大开口的背面取样金相分析，原晶内碳化物粒子数量进一步减少，尺寸粗化，晶界碳化物粒子数量增多，沿与应力垂直方向有方向性分布倾向，尺寸长大，马氏体位向明显分散。老化程度属中度老化，老化级别为3级。
2.3爆管原因
从爆管的宏观和微观分析结果与爆管特性的比较以及运行记录可知，7炉对流过热器的爆管事故是属于短期超温爆管，主要原因是管内有异物堵塞，造成管内流通面积减少，汽水循环不良，流经过热器管的蒸汽量减少，管内温度急剧上升超过材料允许最大温度引起爆管。过热器管子在超温幅度不太大的情况下，由于长期处于超温运行，使得金属材料的机械强度下降，蠕变速度加快，管子发生胀粗直至破裂。长期超温爆管的破口一般为粗糙脆性断口，边缘粗钝。在维修中发现，原始爆管的管子堵板，该堵板是竖着的，并没有完全堵塞管子的流通截面，随着时间的推移，当在莫一瞬间外力作用致使堵板旋转堵塞管口时，没有蒸汽冷却的管子就会因短期过热而产生爆管，如图1。
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3锅炉高温过热器爆管措施
3.1对吹灰器区域受热面管进行防磨处理
对吹灰器区域吹损超标的36根过热器管进行更换。对吹灰器区域的受热面外侧管防磨瓦进行检查更换，里侧没有防磨瓦的出列变形的管子进行加装防磨瓦，增加耐吹损周期。在高过受热面管屏高度方向长吹路径区域增加Z子型管夹板阻止管子出列，减少冲刷磨损。
3.2合理选型
根据终端热负荷、同时使用系数和热网热损失系数，确定供热热负荷；根据供热介质种类和参数确定锅炉类型；根据供热热负荷及其变化情况，选择锅炉的容量及台数，包括采暖季和非采暖季运行台数；锅炉容量及台数的选择，还与是否设置备用锅炉，供热的安全可靠性，检修的可能性，是否扩建以及锅炉房投资的经济性等因素有关，在选型时应予以综合考虑。此外，有些热源单位从安全角度考虑，在选择锅炉时，往往认为选择高参数的锅炉更为安全。对于额定压力、额定出水温度上选择高一等级的锅炉，在运行时按实际需求进行低负荷运行。
3.3降低吹灰蒸汽压力和优化吹灰频次
根据吹灰器铭牌压力将长吹蒸汽实际压力由2.0MPa降低至1.4MPa，并调整吹灰器本体上的调压板保证进入炉膛的蒸汽压力恢复到铭牌数值进行试吹，跟踪吹灰效果，降低蒸汽冲刷强度。高蒸汽参数吹灰和每班一次的全面吹灰，虽然控制了锅炉结焦、积灰，但也存在导致受热面吹损的弊端，根据锅炉负荷高低、排烟温度、煤质等情况，优化减少吹灰频次，并下发锅炉吹灰运行管理规定交班组执行。
3.4对吹灰蒸汽带水、疏水不彻底进行治理
对吹灰蒸汽来汽母管、支管、疏水管保温进行治理恢复;在1－6#长吹角阀前管路增加就地暖管管路和疏水器，在长吹吹灰前单独进行暖管、疏水，避免冷凝水被带入炉膛。规范吹灰操作流程、修改吹灰程序逻辑。锅炉吹灰时，避免先吹高过区域，保证进入炉膛的蒸汽为过热蒸汽;控制疏水温度低于220℃打开疏水电动阀，超过240℃关闭疏水电动阀;控制疏水时间不低于180s。
结束语
过热器是电站锅炉受热面的重要组成部分，工作压力、温度均最高，是受热面中工作条件最为恶劣的部件。由于压力等级的提高，超超临界机组的承压部件在结构上发生了很大的变化，尤其是锅炉受热面管径急剧变小，使异物很容易在内径较小的水冷壁、过热器区域堵塞而造成爆管，特别是双U布置的过热器，异物更不易被蒸汽带走，造成流通面积减少，导致部分管子因冷却不足而发生爆管。爆管管样的爆口段胀粗明显，爆口段壁厚沿周向至爆口边缘均勻趋薄，呈现明显的塑性变形，具有因短期过热而致爆管的明显特征，并使管壁承受的环向应力增大；而在之后的管内清洁度检査中，也发现了爆管管内有异物堆堵，分析因管内异物堵塞而致管壁温度升高，强度下降，致使管壁承受的环向应力超过材料自身的强度，最终导致了爆管，进一步验证了爆管产生的直接原因为短时过热所致锅炉选型时容量不当、台数偏少、供热热负荷变化是造成工业锅炉低负荷运行的主要原因。
参考文献
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