过热器爆管原因分析和预防措施

1、某电厂锅炉过热器爆管原因分析和预防措施赵文侠，张懿君（陕西省燃气设计院，陕西 西安 710043）摘要：针对一起过热器爆管事故的原因进行综合分析，并对症提出预防措施。关键词：锅炉；过热器；爆管；原因分析；措施1 前言某热电厂一台型号为SHL20-1.6/350-AII的双锅筒横置式链条炉排蒸汽锅炉（如下图），投入运行三个月出现过热器爆管事故，影响锅炉的安全运行，为尽快查出事故产生的根本原因，锅炉生产厂家与使用单位相关人员对过热器爆管的原因进行综合分析，并提出预防措施，从而提高锅炉运行的安全性和可靠性。2 锅炉蒸汽过热器结构形式和爆管情况过热器的结构形式较多，按照传热方式的不同，过热器可分为对流

2、、辐射及半辐射三种形式，受热面管子根据管内工质温度和所处区域热负荷的大小分别采用不同的材料和壁厚。本电厂锅炉的过热器采用双管圈对流式过热器，过热器蛇形管材料采用15CrMoG，管壁厚为3.0mm。本过热器系统流程如下：饱和蒸汽由汽包引出，经过过热器蛇形管进入过热器进口集箱，在进口集箱内通过面式减温器调温后，再通过过热器蛇形管进入过热器的出口集箱，从出口集箱通过管道引出。爆管情况如下：锅炉投入运行三个月后，工作人员发现炉膛负压减少，甚至转变为正压，严重时炉膛附近的炉门、看火孔及炉膛不严密处向外冒烟，于是立即停炉，停炉后检查发现该锅炉的过热器蛇形管有爆管，爆裂的管子外表有严重氧化现象，甚至分层脱落

3、剥壳。3 过热器爆管原因的综合分析毋容置疑，过热器爆管都是材料在长时间高温下蠕变伴随高温氧化的结果，该锅炉产生过热的原因有以下两点：（1）锅炉负荷问题1用户在生产时期，电厂用汽设备用汽不均衡，不稳定，造成该锅炉在部分时间段处于低负荷状态运行，最低时负荷仅有6t/h（锅炉额定负荷为20t/h）。尤其是过热器，当用汽停止或少量用汽时，司炉人员未采取向外排汽措施，过热器出口集箱也随之停止出汽或少量出汽，过热器管处于未被冷却或者不良冷却状态，而此时由于燃煤锅炉热惯性大的特点，锅炉热负荷却并未很快减弱，致使过热器蛇形管处于过烧状态。几经反复，导致过热器蛇形管在运行初期就发生爆管事故。（2）水处理设备的配

4、置和运行不太完善2该锅炉的供水系统中只配有钠离子交换器，现场虽有对给水和锅水的检测和分析，但项目不全，如锅水的溶解固形物未加检测和控制。从过热器积垢层存有钙离子来看，钠离子交换器运行似乎不太正常，给水的硬度可能偏高，可能有时对树脂还原处理不及时，致使交换器的工作状况恶化，锅炉给水质量下降，当蒸汽有带水现象时，必然造成过热器内产生结垢现象。其次，过热器蛇形管内可能同时产生严重积盐现象。因为对于只采用钠离子交换器软化水的锅炉，虽能使硬度很高的水软化，基本上消除了锅炉蒸发受热面结垢的可能性，但是积盐的可能性却增加了。这是因为水软化后，水中的含盐量非但不减少，反而有所增加。钠离子交换剂的分子式用NaR

5、表示，则其软化反应式如下：a碳酸盐硬度软化过程：Ca(HCO3)2+2NaRCaR2+2NaHCO3Mg(HCO3)2+2NaRCaR2+2NaHCO3b非碳酸盐硬度软化过程：CaCl2 +2NaRCaR2+2NaClMgCl2+2NaRMgR2+2NaClCaSO4 +2NaRCaR2+Na2SO4MgSO4 +2NaRMgR2+Na2SO4CaSiO3 +2NaRCaR2+Na2SiO3MgSiO3 +2NaRMgR2+Na2SiO3从以上反应式可以分析得出如下特点：1）Ca2、Mg2离子被阳树脂的Na所交换并固定下来后排除，因而硬度降低或消除；2）碳酸盐硬度等当量地转变成重碳酸盐，因而碱

6、度不能降低；3）经钠离子交换后，原水中的阴离子Cl-、SO42-、HCO3-、SiO32-等并未改变，只是将易成水垢的钙镁化合物变为不易形成水垢的钠化合物。而Na的当量比Ca2、Mg2的当量大，故软化后的含盐量比原水要高。对锅炉机组来讲，过热器积盐会导致热阻变大，极易造成长期管壁温偏高，这就造成爆管事故频发。除上述原因外，结构和运行不均匀而产生的水力和热力不均匀性构成的热偏差、材质不合格、高温过热器的合金钢管误用碳素钢管、锅炉升火过程中，过热器通气量不足、停炉或水压试验后，过热器内积水未吹净，造成管壁腐蚀、内部装置设计不合理等都可能使过热器损坏爆管。4 预防措施（1）控制锅炉运行时热负荷不低于

7、额定热负荷的70%，即14t/h；严禁长期低负荷运行。如工艺原因必须在低负荷下运行时，在签订合同时一定要提出，以便设计时采取措施3。（2）管内积盐，有效而可行的对策有两种：给水冲洗和改进锅内汽水分离装置，包括旋风分离器、波形分离器和均汽孔板等，但是，充分利用管内积盐的易溶性而实行反冲洗的方法可更为简单而彻底。水冲洗的频率及每次冲洗的水量应根据锅炉及水质情况来确定，但以勤冲洗为准。建议采用每周一次在夜间停炉时对过热器管进行冲洗作业。过热器管内的积盐一般都易溶于水，所以采取定期用洁净水（最好除盐水或蒸馏水）反洗过热器管的方法将盐垢洗掉。反冲洗的间隔时间，可根据炉子运行的具体情况而定。具体操作是利用

8、一般锅炉中过热器出口集箱上接有的反冲洗管线，从过热器出口集箱进水，从定期排污阀排出，只要进出口水的含盐量基本上相等，就可认为过热器内的盐垢已被冲完4。（3）锅炉设计文件中对锅炉使用水质应做特别强调，签订合同时应要求用户选择配备合理的水处理设备，确保水质满足锅炉给水要求。（4）锅炉启停严格执行操作规程，提高设备维修力度，确保设备长期运行，减少启停频次5。（5）在锅炉设计结构布置中力求减小热力偏差和水力偏差，还应注意对耐热钢材的选择和质量控制。（6）尽可能保证额定参数运行。特别避免低压参数的长时间运行。参考文献1 吴循真. 一起过热器管爆管事故的原因分析J.工业锅炉，2002，（2）43-442 严鸿彬，徐荻萍. 一台锅炉的蒸汽过热器爆管原因分析和预防对策初探J. 工业锅炉，2002，（6） 53-563 朱才林. 工业锅炉过热器爆管原因分