锅炉屏式再热器泄漏原因分析.pdf

2 0 1 5年 2月 第 4 3卷 第 l 期 ( 总 第 2 3 6期 ) Fe b 2 01 5 Vo 1 4 3 No 1 ( Se r NO 23 6) 锅炉屏式再热器泄漏原因分析 Re a s o n An a l ys i s o n t he Le a ka ge o f Bo i l e r Pl a t e n Re h e a t e r 赵春 海 ， 徐 笑丹 ， 刘士玲 ， 孙连 玉 ( 1 神 华神 皖安 庆 皖 江发 电有 限责任 公 司 ， 安徽 安庆 2 4 6 0 0 0 ； 2 国网 吉林 省 电力有 限公 司 电力科 学研 究 院 ， 长春 1 3 0 0 2 1 ) 摘要 ： 针对某 亚临 界自然循环锅炉 出现的屏式再热器管泄 漏问题 ， 通过对沉积物 、 冉热器管 化学成分分析及 再热 器管宏观特性 、 金相分析 ， 得出 _广 积盐是再热器管泄漏 直接 原因的结论 。通过 汁算 泄漏 积盐厚度为 0 2 8 mm 时， 再 热器壁温值 与实际再热器 壁温测量值 基本符合 ， 从 论 上进一 步验证 泄漏 的原 因 ， 最后 给 出了避 免再热器 积盐 造成超温运行 的预 防措施 。 关键词 ： 锅 炉 ； 屏式再热器 ； 管道 ； 积盐 ； 过热 ； 泄漏 中图分类号 ： TK2 2 3 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 1 5 ) 0 1() ( ) 1 5 0 3 锅 炉 是 火力 发 电厂 主要 设 备 之 一 ， 正 常 运行 是 机组 安 全运 行 的基本 保证 。某 热 电厂 l 号 锅炉 型 号 为 HG一 1 l 0 2 l 7 5 一 YM3 3 ， 为 亚 临 界 、 一 次 中 间 再 热、 直流燃烧器、 四角切向燃烧 、 单炉膛、 n型布置的 自然循环汽包炉 。 凝结水配置 1 0 0 精处理装置 ， 给 水 采用 氨水 处理 、 炉 水采 用低 磷 酸盐 处理 ， 屏 式再 热 器 管材 质 为 1 2 C r 1 Mo V( ； ， 规格 为 6 3 mm4 mm， 再热 蒸 汽额 定温 度 5 4 0 C、 压力 3 8 MP a 。l 号机 组 自上次大修 以来 累计运行约 l 9 0 0 0 h 。 2 0 1 2年 1 0月 1 8日， 锅 炉 屏 式 再 热 器 发 生 爆 管 泄漏 ， 导 致 机 组 紧 急 停 机 ， 为 查 清 爆 管 泄 漏 原 因 ， 从 以下 几 方 面 进 行 分 析 。 1 泄漏原 因分析 1 1 沉 积物 性质 及产 生原 因 爆 管后进行割管检查 ， 各爆 口前后 0 5 m 处屏 式再 热 器直管 段 均有 沉积 物 ， 沉积 物较 松散 ， 表 面粗 糙 ， 沉积 物 p H 值 在 】 2左 右 ， 平 均 厚度 约 0 2 8 f i l m， 经 能 谱仪分 析 ， 沉 积 物 中 Na ( ) 质 量分 数为 3 5 7 、 P ( ) 质量 分数 为 4 9 2 。 根 据亚 临界 参数 蒸 汽对 各 种 杂质 的溶 解携 带 、 机械 携 带 特 性及 其 在 蒸 汽 系 统 中的沉 积 特 性 ， 表 明 锅 炉运 行 过 程 中蒸 汽 存 在 严 重 的机 械携 带 ， 使 蒸 汽 中水 携 带 的磷 酸 三钠 在再 热 器 收 稿 日期 ： 2 0 1 4 1 0 2 6 作者 简介 ： 赵春 海( 1 9 7 9 ) ， 男， 工程 师 ， 从 事电厂化学水处理 工作 。 管 内部 沉 积 ， 机械 携 带 较 大 的原 因为 汽包 水 位 控制 偏 高 、 长 期 负荷变 动频 繁 、 汽水 分离 器 出现短 路等 。 1 2 宏 观特 性分 析 停 机 后 发 现 f 侧 第 3根 ( 左 数 ， 标 高 5 1 m) 再 热 器管 有 2个泄 漏点 ， 泄漏 点 均在 直管段 ， 漏 点距 下 弯头 分别 为 5 0 0 mm、 2 0 0 mm， 爆 L I 不 大 、 边 缘 不 锋 利 ， 泄漏 点 外 壁有 少 量 氧 化 皮 、 管 壁无 明 显 减 薄 现 象 ， 第 3根 管漏 点见 图 1 。 紧邻 的第 4根 管束 漏点 与第 3根位 嚣对 应 ， 但 形 貌 明 显不 同 ， 外壁 有 明显被 蒸汽 吹损 的痕 迹 ， 管壁 明 显减 薄 ， 第 4根管 漏点 见 图 2 。 从第 3 、 4根管漏点内、 外形貌初步推断， 第 3根 管先爆 管 泄漏 ， 泄漏 蒸 汽吹损 了相 邻 的第 4根 管 ， 使 第 4根 管 壁爆 口处 明显 减 薄 ， 承 受 不 了 内壁 的压 力 而发 生爆 破 。 1 3 管 样化 学成 分分 析 对第 3 、 4根 管样 进行 了化 学成 分 分 析 ， 分 析结 果 见表 1 。 分 析结 果表 明 ， 再 热器 管材 质材 料 主要成 分 均 符 合 G B T 5 3 1 0 一 2 0 0 8 高 压 锅 炉 用 无 缝 钢 管 中 的 1 2 C r 1 Mo VG 对 应 化 学 成分 的要 求 与 设 计 材质 相符 。 1 a金相 组织 分析 在 爆 口处取 样 进 行 金相 检 验 ， 第 3根泄 漏 处 基 体 组 织 为铁 素体 +少 量 珠 光体 +碳 化 物 ， 珠 光 体 基 本 完 全球 化 ， 球 化评 级 4级 ， 见 图 3 a 。第 4根 泄 漏处 45 2 0 1 5年 2月 第 4 3卷 第 1 期 ( 总第 2 3 6 期 ) Fe b 2 01 5 Vo 1 4 3 NO 1 ( Se r No 23 6) 通 过 内部 沉 积 物分 析 、 宏 观 检 查 、 金相 组 织 、 材 质化 学成 分 分析 、 力 学性 能 分析 等综 合 分 析 ， 得 出 1 号 锅炉 再 热器爆 管 泄漏 的直 接原 因是 磷 酸三钠 沉 积 在 屏式 再热 器 内部 引起 管壁 长时 间过 热 。 2 积盐对再热器管传热影 响分 析 再 热 器 管 积盐 所 引起 的超 温程 度 ， 远 较 水 冷壁 严 重 ， 这 是 由于 再 热 器蒸 汽 和 汽水 混 合 物 两 者 的传 热 系数 不 同所致 。为 了进 一 步探索 积 盐量 对再 热器 管 壁 温度 的影 响 ， 需要 进 行 积 盐 量对 管 壁 温 度 的影 响估算 。 当再热 器管 内基 本无 盐垢 时 ， 管壁 的平 均温 度 可按 式 ( 1 ) 进 行估 算 ： 7 =t j +Q “ +( 0 5 7 5 QD 2 1 o g ) ( 1 ) 式 中 ： 7 为再 热 器 管壁 的平 均 温度 ； t 为介 质 温 度 ； Q 为热负荷 取 1 4 6 3 0 0 1 8 8 1 ( ) ( ) k J ( m h ) ； 为 外径 与 内径之 比 ； n 。 为 由器 壁 内表 面 到 介 质 的传 热系数 取 1 0 4 5 0 2 O 9 0 0 k J ( m hC) ； D 为外 径 ； 为 管壁 的传 热系 数 。 当再热 器管 有盐垢 时 ， 管壁 温 度按 式 ( 2 ) 进行 估 算 ： 7 一 t + t +(0 5 7 5 QD A l o g ) + ( 1 1 5 QD l o g D D ) a +QD a 。D ) ( 2 ) 式 中 ： t 为允 许 的温 度 偏 差 ( 3 0 C) ； 为 盐 垢 的 导 热 系数 ； D 为管 内盐 垢层 的内径 。 屏 式再 热器 管材 质 为 1 2 C r l Mo VG， 管径 为 声 6 3 mm4 mm， 再 热汽 温设计 值 为 5 4 0 C， 为 l 3 7 9 4 k J ( m hC) ， 为 4 1 8 k J ( m hC) ， 分 别 根 据式 ( 1 ) 、 式 ( 2 ) ， 可估 算 无 积 盐 时 ， 管壁 平 均 温 度 为 5 4 5 C； 积盐 0 2 8 mm 时 ， 管 壁平 均温 度 可达 5 8 5 C( 超 过额 定 温度 近 4 5 C) ， 爆 管 泄露 前 1个 月 内 ， 分布 式控 制 系统 ( DC S ) 中泄漏 处 附近 再热 器 壁温 在 5 6 9 5 8 1 C之 问 ， 对 于低 合 金 钢 ， 在 超 过 额 定 温 度 下较长时间运行 ， 易发生爆管泄漏事故。 计算再热器 壁 温 与实 测 壁温 基 本 吻 合及 金 相 检验 结 果 表 明 ， 磷 酸 三钠 沉积 在再 热器 内部 引起 再热 器管 壁长 时 间过 热 导致 锅炉再 热 器爆 管 。 3 结论与建 议 号锅 炉 再热 器爆 管 泄漏 的直接 原 因是 磷 酸 三 钠 沉积 在 再热 器 内部 引起 再 热 器 管壁 长 时 间过 热 ， 而磷 酸 三钠在 再热 器 内部沉 积 的主要 原 因是 1号汽 包汽 水分 离器 异 常 导致 蒸 汽 的机 械携 带量 升 高 。通 过 对汽 包 水位 控 制 、 负 荷变 动 及 汽 包 内部 装 置 等进 行 分 析 、 检 查 ， 发 现 汽 包 左 侧 第 2个 汽 水 分 离 器 倾 斜 ， 对倾斜 的汽水分离器进行重新安装并对存在泄 漏 的再 热 器管 段进 行 了更 换 。为了有 效避 免再 热器 积盐造成超温运行 ， 应从 以下几个方面做好工作 。 a 控 制 好 汽包 水 位 和 负荷 变 动 率 ， 有 条件 时应 进行 热化 学试 验 ， 依据试 验 结果控 制 药剂 剂量 、 汽包 水位 、 水位与负荷变动率等 。 b 大 修 期 间 ， 应 对 汽 包 内部 装 置 进 行 检 查 ， 重 点包 括旋 风分 离器 、 波纹 板 和百 叶窗 等汽 、 水 分 离装 置 的完好 性 。 C 应 按 照 要 求 做 到 精 处 理 系 统 1 0 0 7 oo 投 入 ， 尤 其是 凝 汽 器 、 热 网加 热 器 等 出现 泄 漏 、 渗漏 时 ； 同 时 还 应 及 时 消 除凝 汽 器 、 热 网加 热 器 的泄 漏 、 渗 漏 现 象 ， 以保证 给水 、 减 温水 的水 质 。 d 化学技术监督要到位 ， 凝结水 、 给水水质不合 格 ， 应 按三 级处 理 原则进 行 处理 。 参 考 文 献 1 窦照英 结垢 和积盐 引起 的过 热爆破 J 华 北 电力 技 术 ， 1 9 7 9， ( 6 )： 4