亚临界660MW燃油锅炉吊挂管爆管原因分析

1、亚临界660MW燃油锅炉吊挂管爆管原因分析 摘 要：沙特某燃油电厂#1，#2机组短时间内发生了严重的爆管，影响了机组试运进程和平安运行，经调查分析，主要原因是由于离开汽包的饱和蒸汽带水形成的结垢以及局部热负荷过高和蒸汽流量分布不均等因素造成超温爆管，后期采取了一些有效的管理及技术措施，成效明显。 关键词：吊挂管；爆管；结垢 中图分类号：TK228 文献标识码：A 1 引言 沙特某电厂#1，#2机组为660MW燃油机组是亚临界参数、自然循环的燃油锅炉。燃烧器前后墙对冲布置，一次中间再热，再热蒸汽采用烟气再循环调节，平衡通风，单炉膛背靠背露天布置，全钢架汽包锅炉。 #1锅炉自2021年4月份投运以

2、来，由于炉膛振动问题，于5月底和6月底分别停炉，对燃烧器进行了改造。第二次燃烧器改造后，锅炉于7月4日重新启动，进入沙特的夏季顶峰负荷运行期。在7月31日发现泄漏，为保证夏季供电，机组继续运行，直至2021年9月19日停炉，发现吊挂屏过热器超温爆管，随后进行换管和修复。然而2021年2月，#1，#2机组在短时间内屏过吊挂管连续发生两次严重爆管，影响了机组长期稳定运行，造成了巨大的经济损失。 2 试验分析 为分析爆管及鼓包原因，防止类似情况再次发生，在2021年2月爆管后，从电厂取回局部样管，进行了检测及分析。 样管一为一弯头，弯头附近有个菱形爆口，爆口边缘严重减薄，最大爆口处壁厚为 3.8mm

3、，最大爆口处周长为 201mm，胀粗率为 0.8%，爆口附近直管段未发现明显胀粗；样管内壁向火面光滑，而背火面内外表 1/2圆周范围内都存在白色附着物，其中 3点和 6点以向火面爆口或鼓包位置为0点方向最为明显，最厚为0.2mm且有脱落的痕迹；样管外外表光滑，有轻微的附着物。 样管二只有半个呈喇叭状爆口，爆口边缘严重减薄，趋近锋利，目视检查爆口附近未发现微裂纹；最大爆口处周长为208mm，胀粗率为4.3%，爆口附近管段未发现明显胀粗；外壁光滑，局部有轻微的附着物，内壁很光滑，也是在3点位置存在 薄薄一层白色附着物。 样管三上有两处胀管鼓包，均有不同程度的开裂，呈鱼嘴状爆口。爆口长约28.5mm

4、，爆口处壁厚严重减薄，趋近锋利，爆口附近的外外表附着物检查最厚处为1.3mm，最大鼓包处直径为69.72mm，管径的最大变形量为8.2%； 样管外外表有很厚灰褐色附着物，各个位置附着物的厚度也不尽相同；内外表背火面1/2 圆周范围内存在白色的附着物，最厚为0.5mm左右，跟样管一形态和分布根本相同。 3 原因分析 通过以上试验分析可以得出，沙特锅炉吊挂管后期频繁爆管最主要的原因是管道内部结垢引起管壁短期超温爆管；而引起吊挂管内结垢最主要的原因是蒸汽带水进入吊挂管，而蒸汽带水主要与水位测量和控制、锅炉化学加药及汽水品质控制、汽包内部汽水别离器别离效果、吊挂管内蒸汽流量等有关；再加之燃烧不均衡、炉

5、膛热负荷偏差等综合作用引起吊挂管内结垢爆管。 3.1 管子内壁垢层对爆管的影响 在# 1、 #2炉样管中，均在爆管管子内壁发现白色，灰色附着物，检测该异常组织，该垢层贴在管子内壁的厚度到达0.5mm。在设计烟温和设计工质温度的条件下，由于垢层的热阻大，其导热系数与金属材料相比相差几百倍，造成管壁超温，引起爆管。 结垢产生的主要原因是离开汽包的饱和蒸汽带水，其次是炉水和蒸汽中磷酸根离子含量高。 3.2 炉膛热负荷分配不平均的影响 #1、#2锅炉自投运以来一直存在着炉膛热负荷分配不平均，造成局部热负荷偏大，这是锅炉局部受热面工作环境恶劣，造成局部受热面超温的原因之一，而且由于热负荷偏差的存在，造成

6、了汽包水位偏差，给运行调整造成困难。 3.3 管内流量的影响 即便局部热负荷高，只要保证管子内壁能得到良好的冷却，没有结垢层的出现，仍然能够保证管组在平安的壁温条件下运行。但是假设出现管内流量缺乏或管子内壁不能得到良好的冷却时，也可能面临爆管的风险。蒸汽从汽包引出，经过20根汽水引出管进入吊挂管进口集箱，从吊挂管进口集箱引出了8根89×9的旁通管，其余工质进入吊挂管下行段，流经水平段的吊挂管过热器。在满负荷下，流经旁通管的流量占主蒸汽流量额28.6%。同时由于管内结垢，吊挂管的阻力增加，影响了原有的流量分配，使得流经吊挂管的流量比设计小在负荷升降的过程中，可能使旁通管的流量分配出现偏

7、离设计值的情况，假设流量偏小的管子又正好处于屏底热负荷最高的区域，流量偏小与热负荷偏高相叠加，也可能是爆管的潜在因素之一。 4 采取措施 为防止爆管的再次发生，确保锅炉平安运行，我们采取了如下技术措施： 1控制蒸汽带水。运行过程中，尽量防止汽包水位波动和偏差过大，以及机组负荷出现过大或过快的波动。 2封堵旁路，加大吊挂管蒸汽流量。封堵了8根旁通管，使得流经吊挂管屏的工质流量增加，在保持中壁温度相同的情况下，现有的没有旁通管的结构能够有效降低壁面温度，烟气温度上升71，中壁温度与原设计一样。 3原设计中吊挂屏材质为SA-213T22，规格为63.5×7.5，在设计压力19.95MPa下中壁温度最高能使用到489。管材的抗氧化温度为649。将吊挂管屏材料替换为SA-213T91之后，在设计压力19.95MPa下最高能使用到579，许用壁温上升90。 4运行过程中，严格控制钠离子和磷酸根离子的含量。 采取上述措施后，消除引起爆管的一些潜在因素，大大提高了吊挂管屏的平安裕量，从而保证机组的长期稳定平安运行。 结束 通过对本次爆管后的样管进行的试验检查，以及结合检修和运行过程中发生的问题，对几次爆管原因进行了分析，主要是由于离开汽包的饱和蒸汽带水形成的结垢以及局部热负荷过高和蒸汽流量分布不均等因素造成，在