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    某熱電廠24爐于2005年投運(yùn)，2007年進(jìn)行水壓試驗時發(fā)現(xiàn)頂棚過熱器管泄漏。在這樣短的運(yùn)行時間內(nèi)（運(yùn)行時數(shù)不到2萬h）就出現(xiàn)頂棚過熱器爆管對于自然循環(huán)煤粉爐來講是非常不正常的現(xiàn)象。為此，有必要對爆管原因進(jìn)行分析并采取相應(yīng)措施延長頂棚過熱器的使用壽命。
1、頂棚過熱器爆管事故概況
    此廠2#爐2007年小修進(jìn)行水壓試驗，當(dāng)壓力為lMPa時，發(fā)現(xiàn)頂棚過熱器漏水。2#爐頂棚過熱器爆管位置為左側(cè)數(shù)起第23條，離頂棚過熱器入口相連接彎頭約1.5 m左右。爆口位于向火面沿管子縱向裂開，爆口邊緣管壁減薄明顯。爆管宏觀形貌如圖1、2所示。為查找爆管原因，又再割相鄰的一條管子（左側(cè)向右數(shù)起第24條），其外觀如圖3所示。
    2#爐實際運(yùn)行情況如下：
    (1)1、2#爐于2007年12月進(jìn)行小修，經(jīng)過4個月后，又進(jìn)行B修，割管取樣檢查小修爆管泄漏的管子，發(fā)現(xiàn)上次更換過的管子（左側(cè)向右數(shù)起第23條）內(nèi)壁有許多黃色的積垢。后又取25排管子（左側(cè)向右數(shù)起第4排至第28排）進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有積垢。于是打開汽包人孔門檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)面有很多黃色的積垢（上次小修時清理過）。割頂棚過熱器入口聯(lián)箱手孔檢查，無異常現(xiàn)象發(fā)生。
    (2)2#爐電接點水位計時常處于混亂狀態(tài)。
    (3)2#爐雙色水位計顯示汽包水位波動幅度較大。
    (4)2#爐自投產(chǎn)以來，燃燒不很穩(wěn)定，缺陷較多，如給水主管銹蝕嚴(yán)重等。
2、過熱器爆管常見原因分析
    (1)長期過熱。管壁溫度長期處于設(shè)計溫度以上而低于材料的下臨界溫度，超溫幅度不大但時間較長，鍋爐管子發(fā)生碳化物球化、管壁氧化減薄、持久強(qiáng)度下降、蠕變速度加快，使管徑均勻脹粗，最后在最薄弱部位導(dǎo)致脆裂的爆管現(xiàn)象。
    (2)短期過熱。當(dāng)管壁溫度超過材料的下臨界溫度時，材料強(qiáng)度明顯下降，在內(nèi)應(yīng)力作用下，發(fā)生脹粗和爆管現(xiàn)象，常發(fā)生在過熱器管束的向火面直接和火焰接觸及直接受輻射熱的受熱面管子上。導(dǎo)致短期過熱的原因有：管內(nèi)汽水流量分配不均；爐內(nèi)局部熱負(fù)荷偏高；管子內(nèi)部結(jié)垢；異物堵塞管子；錯用材料；最初設(shè)計不合理等。
    (3)磨損。包括飛灰磨損、落渣磨損、吹灰磨損和煤粒磨損。以飛灰磨損為例，是指飛灰中夾帶Sioz、Fe203 \AL203等硬顆粒高速沖刷管子表面，使管壁減薄爆管。常發(fā)生在過熱器入口處的彎頭、出列管子和橫向節(jié)距不均勻的管子上。
    (4)汽側(cè)氧腐蝕。在腐蝕介質(zhì)和循環(huán)應(yīng)力的共同作用下，管內(nèi)的介質(zhì)由于水中氧的去極化作用，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在管內(nèi)的鈍化膜破裂處發(fā)生點蝕。主要在停爐時產(chǎn)生，先在過熱器的管彎頭內(nèi)壁產(chǎn)生點狀或坑狀腐蝕，然后擴(kuò)散到外表面。
    (5)應(yīng)力腐蝕裂紋。在介質(zhì)含氯離子和高溫條件下，由于靜態(tài)拉應(yīng)力或殘余應(yīng)力作用下產(chǎn)生的管子破裂現(xiàn)象。常發(fā)生在過熱器的高溫區(qū)管和取樣管。
    (6)熱疲勞。爐管因鍋爐啟停引起的熱應(yīng)力、汽膜的反復(fù)出現(xiàn)和消失引起的熱應(yīng)力和由振動引起的交變應(yīng)力作用而發(fā)生的疲勞損壞，常發(fā)生在過熱器高熱流區(qū)域的管子外表面。
    (7)高溫腐蝕。V2O3和Na2SO4等低熔點化合物破壞管子外表面的氧化保護(hù)層，與金屬部件相互作用，在界面上生成新的松散結(jié)構(gòu)的氧化物，使管壁減薄，導(dǎo)致爆管，常發(fā)生在過熱器及吊掛和定位部件的向火側(cè)外表面。
    (8)異種金屬焊接。焊接接頭處因兩種金屬的蠕變強(qiáng)度不匹配，使異種金屬焊接界面斷裂失效。常發(fā)生在過熱器出口兩種金屬的焊接接頭處，當(dāng)焊縫的蠕變強(qiáng)度相當(dāng)于其中一種金屬的蠕變強(qiáng)度時，斷裂發(fā)生在另一種金屬的焊縫界面上。
    (9)質(zhì)量控制失誤。在制造、安裝、運(yùn)行中由于外界失誤的因素所造成的損壞。導(dǎo)致質(zhì)量控制失誤的原因有：維修損傷、化學(xué)清理損傷、管材缺陷（管材金屬不合格或錯用管材）、焊接缺陷等。
3、某熱電廠2#爐頂棚過熱器爆管原因分析
    理論和實踐均證明，2#鍋爐發(fā)生過熱器爆管事故由以下幾點原因引起：
    (1)管內(nèi)積鹽。由于給水、鍋水處理不當(dāng)，排污不當(dāng)，造成鍋內(nèi)水大量含鹽、含堿；鍋爐運(yùn)行過程中鍋爐負(fù)荷太大，汽壓突降，水位控制過高，汽水分離器效果差，使鍋水中大量鹽類物質(zhì)隨飽和汽進(jìn)入過熱器管中，長期以往，勢必造成管內(nèi)積鹽。
    (2)燃燒不穩(wěn)定。長期在高溫下，頂棚過熱器受高溫腐蝕，腐蝕沿向火面局部浸入，呈坑穴狀，導(dǎo)致其組織狀態(tài)發(fā)生了變化，在蒸汽內(nèi)壓作用下，材料發(fā)生塑性變形，管子逐漸變粗。管壁減薄，當(dāng)減至一定程度后，發(fā)生爆破拉裂。
    (3)安裝質(zhì)量差。安裝較粗糙，管內(nèi)有些殘渣。
    當(dāng)然，在這些原因當(dāng)中，給水品質(zhì)差，蒸汽帶水，導(dǎo)致管內(nèi)積鹽，是引起頂棚過熱器爆管的主要原因。
4、運(yùn)行措施
    為防止頂棚過熱器爆管，保證鍋爐安全運(yùn)行，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，建議從以下幾個方面著手：
    (1)進(jìn)行化學(xué)清洗，去除異物、沉積物。
    (2)調(diào)整爐水指標(biāo)，提高爐水水質(zhì)運(yùn)行。將爐水Cl-含量降低1倍，控制在500mg/L以下。有效降低蒸汽帶水中所含鹽分。
    (3)盡量避免機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行，或者高負(fù)荷運(yùn)行時將汽包水位調(diào)至最低允許水位-50mm運(yùn)行（此方法經(jīng)過論證，是在保證安全的前提下實施的）。
    (4)每次停發(fā)電機(jī)組后，對過熱器進(jìn)行反沖洗。因為鹽分見水即溶，特別是高溫水，可以有效防止過熱器鹽分堵塞引起的過熱爆管損壞事故。
(5)在運(yùn)行中，應(yīng)嚴(yán)格按運(yùn)行規(guī)程規(guī)定操作，鍋爐啟停時應(yīng)嚴(yán)格按啟停曲線進(jìn)行，控制鍋爐參數(shù)和過熱器管壁溫度在允許范圍內(nèi)。嚴(yán)密監(jiān)視鍋爐蒸汽參數(shù)、蒸發(fā)量及水位等主要指標(biāo)，防止超溫超壓、滿水、缺水事故發(fā)生；做好鍋爐燃燒調(diào)整，防止火焰偏斜；注意控制煤粉細(xì)度，合理用風(fēng)，防止結(jié)焦，減少熱偏差，防止受熱面嚴(yán)重積灰。保證鍋爐給水品質(zhì)正常及運(yùn)行中汽水品質(zhì)合格等。
    (6)嚴(yán)格控制燃燒高硫煤。降低S03的生成量，設(shè)法降低H2S04露點，減少酸量的凝結(jié)；提高溫度或避開嚴(yán)重腐蝕的區(qū)域，采用抗腐蝕材料；低氧燃燒，降低過量空氣系數(shù)}采用優(yōu)質(zhì)煤、合理摻配劣質(zhì)煤燃燒、高硫煤合理摻配低硫煤燃燒或摻配定量脫硫劑的方法防止過熱器出現(xiàn)高溫腐蝕。
    (7)保持合理的風(fēng)、粉配比。一、二次風(fēng)量配比應(yīng)保證煤粉迅速著火、燃燒完全；合理的送、引風(fēng)配比，可保持爐膛的負(fù)壓，減少漏風(fēng)，建立良好的爐內(nèi)空氣動力場和燃燒的穩(wěn)定性，避免爐內(nèi)溫度過高、火焰中心偏斜，造成過熱器的熱偏差增加，過熱器管局部超溫甚至爆管。
    (8)加強(qiáng)檢修工作。①在大、小修過程中，按防爆規(guī)程要求，對每根管的各個部位認(rèn)真進(jìn)行檢查，并做好記錄。當(dāng)高溫區(qū)管的氧化皮厚度超標(biāo)時，應(yīng)更換管子；利用卡尺做直管段脹粗測量，保證合金管脹粗≤2.5%，低碳鋼管≤3.5%；檢查管的表面是否有微小裂紋（俗稱龜裂），有裂紋時應(yīng)更換；檢查高溫區(qū)向火側(cè)的高溫腐蝕情況，發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重腐蝕坑部位，應(yīng)打磨測厚，當(dāng)厚度不能滿足強(qiáng)度要求時，需更換管子。②每隔2×104～5×104h，應(yīng)對此區(qū)域過熱器的監(jiān)視段進(jìn)行一次割管鑒定工作，主要做金相組織分析和機(jī)械性能試驗，發(fā)現(xiàn)珠光體球化嚴(yán)重(4～5級)或機(jī)械性能試驗低于標(biāo)準(zhǔn)要求時，應(yīng)制定更換計劃。③從焊接質(zhì)量方面，應(yīng)由合格焊工嚴(yán)格按焊接工藝施焊；檢修的所有高壓焊口必須進(jìn)行100%探傷檢查；焊前清理焊口內(nèi)壁和管系中的雜物；大小修中對焊接殘余應(yīng)力大和運(yùn)行中附加應(yīng)力大的焊縫應(yīng)重點進(jìn)行探傷和外觀檢查。④做好記錄整理和檔案管理；掌握過熱器管的損壞規(guī)律。
5、結(jié)束語
    通過執(zhí)行以上措施，某熱電廠2#爐運(yùn)行穩(wěn)定，再未發(fā)生過類似事故，從而大大提高了過熱器和鍋爐的使用壽命。