论电厂锅炉受热面超温爆管原因分析及预防_邓又云

广东科技 2013 3 第 6 期 论电厂锅炉受热面超温爆管原因分析及预防 邓又云 广东省湛江电力有限公司 广东 湛江 524099 摘要 锅炉受热面爆漏在锅炉事故中占主要地位 是影响发电机组稳定可靠运行的关键因素 分析了某电厂锅炉受热面超温导致受热 面爆破泄露的原因 并提出了解决炉防止措施 对于同类锅受热面超温引起的爆破泄露有一定的借鉴作用 关键词 电站锅炉 受热面超温 泄露 原因分析 防止措施 1 锅炉设备简介 湛江发电厂锅炉为东方锅炉有限公司生产的 GD1025 18 2 型 亚临界压力参数 一次中间再热 单汽包 自然循环 单炉膛 平衡通风 尾部双烟道 固态排渣 煤粉汽包炉 锅炉设 计煤种为晋东南无烟煤和贫煤各半的混煤 采用钢球磨中间储 仓式热风送粉系统 四角布置直流式煤粉燃烧器 双切圆燃烧 在锅炉尾部后竖井下设置有两台容克式三分仓回转式空预器 锅炉辅机配有两台静叶可调轴流式引风机 两台动叶可调轴流 式送风机 两台离心式一次风机 2 受热面爆管情况介绍 2 1 案例一 2012 年 2 月 2 日 4 机组运行 86514 6h 高温过热器发生 爆管 爆管位置为 7 6 左数第 7 屏逆烟气数第 6 根 5 1 被吹 损也发生爆管 两根管子已严重变形见图 1 经现场测厚检查 共更换 16 根管子 其中 4 1 5 1 5 3 为 TP347 其它管子材料 为 R102 1 通过对泄露管段的宏观检验 爆口呈喇叭状 边缘较为 圆钝 减薄量不大 管子内壁有较厚的氧化皮 其厚度大约 0 2mm 内壁表面有些部位比较光滑 主要是由于爆管时汽水混 合物的高速冲刷而十分光洁 爆管破口胀粗明显 由于爆管时 后座力的作用 爆口弯曲严重 使张口很大呈喇叭状 破口外壁 呈灰黑色 还有较多平行于破口的微裂纹 条纹深度较浅 2 管子的壁厚检查 高温过热器管规格为 准51 8 准51 9 其中炉后离下弯头 6m 高的部分管子规格为 准51 9 按 DL T438 2009 火力发电厂 金属技术监督规程 9 3 12 第 b 条的要求 低合金钢管外径蠕变 应变大于 2 5 时必须及时更换 从管子测量情况看 管子蠕变 量正常 紧靠爆管管子的焊口附近其蠕变量只有 0 60 3 硬度 壁厚检查 对爆管管子进行硬度检验 检验结果如表 1 所示 HB 12Cr2MoWVTiB 钢 102 的硬度参考值为 HB150 220 管 子的硬度值如表 1 7 6 爆口管硬度值严重偏低 6 4 管子中间 位置有一个焊口 两侧母材均低于参考值的最低值 其它管子 的硬度都集中在硬度值的下限附近 4 微观分析 7 6 爆管管子材料为 12Cr2MoWVTiB 钢 102 这次分析 决定保留原爆口 只有爆口附近取样进行金相分析 铁素体 贝 氏体球化 3 级 见图 2 爆口侧大部分碳化物分布的铁素体晶界上 呈链状且有长 大的趋势 组织已严重老化 背面组织老化不明显 2 2 案例二 2010 年 2 月 23 日 2 机组累计运行 96741 56h 2010 年 2 月 19 日在运行中发现炉内管子漏汽 于 2 月 23 日停炉检查 发现后屏过热器右数第 12 屏外向内数第 3 根管子发现爆管 爆管现场和爆管位置见图 3 从管子爆口可知 开裂裂口小呈缝隙状 爆口附近氧化皮 较厚 管子减薄较少 表面没有明显的胀粗 管壁没有明显减 薄 为长时过热爆口 后屏过热器于 2009 年 2 月 28 日在第 6 屏第 2 根管子也 出现同类型的爆管 都是位于管子水平段的右侧下部 即向烟 侧 由苏州热工研究院对爆管进行了详细分析 主要原因为管 子表面结焦严重使管子表面发生腐蚀减薄 同时材料老化导致 性能下降 二者共同作用使管子发生失效 管子编号硬度值硬度值硬度值平均值 4 18158160153157 6 4 上管段 142 139148143 焊缝173175193180 6 4 下管段 152 144147147 6 6150157163157 6 8164157169163 6 9151151153152 6 10160160158159 7 6 爆口 134 134130133 表 1 爆管管子硬度检验结果 电力建设 52 广东科技 2013 3 第 6 期 3 原因分析 综上两次锅炉受热面的保管爆管情况看 都存在着超温运 行的情况 具有相对的共同特征 分析其原因有 1 管材 12Cr2MoWVTiB 钢 102 已严重老化 具有长期 过热材质老化的特征 管材的屈服强度和抗拉强度均显著低于 标准值 管子的硬度已严重低于标准的最低值 已不能满足实 际运行的需要 注 钢 102 12Cr2MoVTiB 是我国自行研制成功的一种低 合金 3 5 的合金元素量 多组元强化的贝氏体热强钢 目前 国内已停止生产 这种材料在设计寿命内频繁爆管的现象较为 常见 无法达到材料设计的要求 该钢种在长期运行过程中 会 出现碳化物析出长大等组织老化现象 过热器管和再热器管因 短期高温或长期超温而引起过热器管组织快速老化而发生爆 管的情况时有发生 电厂一般应用金相组织监督及常温性能测试作为钢 102 过热器管及再热器管的评定判废方法 但有文献表明 钢 102 室温强度指标对组织老化反应迟钝 而高温短时力学性能指标 则反应灵敏 更适合于作为该钢老化评定的指标 2 高温过热器处于长期的高温区运行 管子发生蠕变过 程 管径胀粗 的同时 珠光体钢发生珠光体的球化过程 珠光 体的球化导致钢的蠕变极限和持久强度极限降低 因而将导致 钢管在运行过程中的蠕变加速 3 管材长期过热导致最终在较短时间内由于蠕变而爆破 通过分析还表明 向火面的组织球化程度比背火面严重 而且 与此相应向火面的钢硬度比背火面低 4 管子表面产生腐蚀减薄 向烟侧长时过热 二者共同作 用而使管子发生爆管 4 防范措施 4 1 设备防范措施 1 由于钢 102 这种材料组织不稳定 在设计寿命内频繁 爆管的现象较为常见 无法达到材料设计的要求 为了保证机 组的安全运行 确定 R102 是否还能适应机组运行的需要 必须 对割下的管子进行寿命评估 必要时用进口的 T91 管材或更高 等级管材替代 2 认真做好 四管 防磨防爆检查和炉内管子定期取样作 金相分析检查 特别是平时易影响到超温的区域 如出现管子 超温氧化严重 蠕胀变形等问题超标时应及时更换 避免因超 温引起管材质量老化爆管事件 同时应针对性地加强炉 四管 改造力度 提高超温区域管材等级 3 利用停炉机会 对锅炉风烟系统挡板 减温水调节器 燃烧器检查系统等设备进行彻底检查 必要时利用其他外界手 段确保受热面在正常的温度下安全稳定运行 4 及时清除炉内管子结焦 加强对结焦部分管子检查 防 止焦内腐蚀 老化 5 加强对炉膛出口受热面的出列 变形管子校正恢复 避 免形成烟气走廊 使局部管子超温过热 6 加强受热面个区域的管材监督 建立完善的档案制度 有效监控各区域的温度及材质变化情况 4 2 机组运行中的防范措施 1 锅炉正常运行时应维持主蒸汽 再热蒸汽温度为 540 5 两侧汽温偏差 15 过热器和再热器管壁温度不超过运行 控制温度 2 做好燃烧 配风的调整工作 保持合适的炉膛火焰中 心 防止火焰偏斜 缓解超温问题 3 锅炉汽温调整要使用烟气挡板同减温水相互配合 根 据主再热汽温保持一定的烟气挡板开度 要根据过热器各段汽 温变化趋势及时调节 保证过热器中间点汽温维持稳定其出口 汽温的稳定 一般应注意维持后屏出口汽温不超过 520 基本 能保证过热器出口不超温 4 制粉系统的启 停过程应缓慢进行 5 严格执行吹灰器管理制度 不得随意对吹灰器停运 如 排烟温度偏高 减温水量投入较大 燃用结焦性较强的煤种时 应有针对性地增加吹灰区域和吹灰次数 如汽温高时可加强炉 膛吹灰 汽温低时可加强锅炉烟道的吹灰 6 运行中出现异常情况汽温超标时一定要果断处理 当 即立断采取必要的手段 调整幅度可适当加大 尽力减小汽温 超限幅度 保证机组运行安全 当汽温快速上升超过 540 时一 定要超前进行操作 及时果断采取一切必要手段进行调节 7 汽机高加解列会使汽温升高 管壁超温 应提前做好准 备 调整锅炉二次风配风方式为倒塔式 及时进行炉膛吹灰 适 当减小上层给粉量 8 严格按 防止锅炉结渣或结焦的安全技术措施 执行各 项防结焦措施 防止结焦造成锅炉汽温 管壁超温的问题 参考文献 1 何荣强 郑重 等 锅炉运行规程 R 湛江发电厂 2009 2 林丁 伍明生 等 电厂金属材料监督规程 R 湛江发电厂 2008 乳油 100ml 加少量水 拌种 100kg 开花 灌浆期用 50 多菌灵 可湿性粉剂 500 倍液或 75 百菌清可湿性粉剂 500 倍液喷施 2 次 3 6 2 叶枯病防治 叶枯病 危害叶部 造成叶片干枯 防治措施 及时除脚叶 保持田间通风透光 用 75 百菌清可湿性粉剂 500 倍液喷施 2 次 3 6 3 玉米螟防治 幼虫三龄前集中危害幼嫩心叶 四龄以后钻入茎秆内 蛀 食茎髓 造成植株折断枯死 防治措施 幼龄幼虫群集心叶而未 蛀入茎秆之前 采用 1 5 的辛硫磷颗粒剂直接施放于薏米植株 喇叭口内或用 90 敌百虫 1000 倍液灌心叶 3 7 采 收 当 80 籽粒成熟时 连杆收