鍋爐過熱器爆管原因及對(duì)策

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1、鍋爐過熱器爆管原因及對(duì)策刖m隨著我國電力工業(yè)建設(shè)的迅猛發(fā)展，各種類型的大容量火力發(fā)電機(jī)組不斷涌現(xiàn),鍋爐結(jié)構(gòu)及運(yùn)行更加趨于復(fù)雜，不可避免地導(dǎo)致并聯(lián)各管內(nèi)的流量與吸熱量發(fā)生差異。當(dāng)工作在惡劣條件下的承壓受熱部件的工作條件與設(shè)計(jì)工況偏離時(shí)，就容易造成鍋爐爆管。事實(shí)上，當(dāng)爆管發(fā)生時(shí)常采用所謂快速維修的方法，如噴涂或襯犁焊接來修復(fù)，一段時(shí)間后又再爆管。爆管在同一根管了、同一種材料或鍋爐的同一區(qū)域的相同斷面上反復(fù)發(fā)生，這一現(xiàn)象說明鍋爐爆管的根本問題還未被解決。因此，了解過熱器爆管事故的直接原因和根本原因，搞清管了失效的機(jī)理，并提出預(yù)防措施，減少過熱器爆管的發(fā)生是當(dāng)

2、前的首要問題。1過熱器爆管的直接原因造成過熱器、再熱器爆管的直接原因有很多，主?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面來進(jìn)行分析。1.1設(shè)計(jì)因素1.熱力計(jì)算結(jié)果與實(shí)際不符熱力計(jì)算不準(zhǔn)的焦點(diǎn)在于爐膛的傳熱計(jì)算，即如何從理論計(jì)算上較合理的確定爐膛出口煙溫和屏式過熱器的傳熱系數(shù)缺乏經(jīng)驗(yàn)，致使過熱器受熱面的面積布置不夠恰當(dāng)，造成一、二次汽溫偏離設(shè)計(jì)值或受熱面超溫。2.設(shè)計(jì)時(shí)選用系數(shù)不合理如華能上安電廠由B&W公司設(shè)計(jì)、制造的“W”型鍋爐，選用了不合理的受熱而系數(shù)，使?fàn)t膛出口煙溫實(shí)測(cè)值比設(shè)計(jì)值高80?100°C；又如富拉爾基發(fā)電總廠2號(hào)爐(HG-670/140-6型)選用的鍋爐高寬

3、比不合理，使?fàn)t膛出口實(shí)測(cè)煙溫高于設(shè)計(jì)值160°Co3.爐膛選型不當(dāng)我國大容量鍋爐的早期產(chǎn)品，除計(jì)算方法上存在問題外，缺乏根據(jù)燃料特性選擇爐膛尺寸的可靠依據(jù)，使設(shè)計(jì)出的爐膛不能適應(yīng)煤種多變的運(yùn)行條件。爐膛結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致過熱器超溫爆管。爐膛高度偏高，引起汽溫偏低。相反，爐膛高度偏低則引起超溫。4.過熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受熱面布置不合理調(diào)研結(jié)果表明，對(duì)于大容量電站鍋爐，過熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受熱面布置不合理，是導(dǎo)致一、二次汽溫偏離設(shè)計(jì)值或受熱面超溫爆管的主要原因之一。過熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受熱而布置的不合理性體現(xiàn)在以下兒個(gè)方而：(1)過熱器竹組的進(jìn)出口集箱的引入、引

4、出方式布置不當(dāng)，使蒸汽在集箱中流動(dòng)時(shí)i掙壓變化過人而造成較大的流量偏差。(2)対于蒸汽山徑向引入進(jìn)口集箱的并聯(lián)管組，因進(jìn)口集箱與引入管的三通處形成局部渦流,使得該渦流區(qū)附近管組的流量較小，從而引起較大的流量偏差。引進(jìn)美國CE公司技術(shù)設(shè)計(jì)的配300MW和600MW機(jī)組的控制循環(huán)鍋爐屏再與末再之間不設(shè)中間混合集箱，屏再的各種偏差被帶到末級(jí)去，導(dǎo)致末級(jí)再熱器產(chǎn)生過大的熱偏差。如寶鋼自備電廠、華能福州和人連電廠?配350MW機(jī)組鍋爐，石橫電廠配300MW機(jī)組鍋爐以及平坪電廠配600MW機(jī)組鍋爐再熱器超溫均與此有關(guān)。(3)因同屏(片)并聯(lián)各管的結(jié)構(gòu)(如管長、內(nèi)徑

5、、彎頭數(shù))差杲，引起各管的阻力系數(shù)相差較人，造成較人的同屏(片)流量偏差、結(jié)構(gòu)偏差和熱偏差，如陡河電廠日立850t/h鍋爐高溫過熱器超溫就是如此。(4)過熱器或再熱器的前后級(jí)Z間沒有布置中間混合聯(lián)箱而直接連接，或者未進(jìn)行左右交叉,這樣使得前后級(jí)的熱偏差相互疊加。在實(shí)際運(yùn)行過程中，上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布登的不合理性往往是兒種方式同時(shí)存在，這樣加劇了受熱面超溫爆管的發(fā)生。1.壁溫計(jì)算方法不完善，導(dǎo)致材質(zhì)選用不當(dāng)從原理上講，在対過熱器和再熱器受熱血作壁溫校核時(shí)，應(yīng)保證偏差管在最危險(xiǎn)點(diǎn)的壁溫也不超過所用材質(zhì)的許用溫度。而在實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于對(duì)各種偏差的綜合影響往往耒能

6、充分計(jì)及，導(dǎo)致校核點(diǎn)計(jì)算壁溫比實(shí)際運(yùn)行低，或者校核點(diǎn)的選擇不合理，這樣選用的材質(zhì)就可能難以滿足實(shí)際運(yùn)行的要求，或高等級(jí)鋼材未能充分利用。2.計(jì)算中沒有充分考慮熱偏差如淮北電廠5號(hào)爐過熱器在后屏設(shè)計(jì)中沒冇將前屏造成的偏差考慮進(jìn)去，影響了管材的正確使用，引起過熱器爆管。1.2制造工藝、安裝及檢修質(zhì)量從實(shí)際運(yùn)行狀況來看，由于制造廠工藝問題、現(xiàn)場(chǎng)安裝及電廠檢修質(zhì)量等原因而造成的過熱器和再熱器受熱面超溫爆管少泄漏事故也頗為常見，其主要問題包括以下幾個(gè)方面。1?焊接質(zhì)量差如大同電廠6號(hào)爐，在進(jìn)行鍋爐過熱器爆管后的換管補(bǔ)焊時(shí)，管子對(duì)口處發(fā)主錯(cuò)位，使管子焊接后存在較大

7、的殘余應(yīng)力，管壁強(qiáng)度降低，長期運(yùn)行后乂發(fā)牛泄漏。2.聯(lián)箱中間隔板悍接問題聯(lián)箱屮間隔板在裝隔板時(shí)沒有按設(shè)計(jì)要求加以滿焊，引起聯(lián)箱屮蒸汽短路，導(dǎo)致部分管子冷卻不良而爆管。3.聯(lián)箱管座角焊縫問題據(jù)調(diào)杏，由于角焊縫未焊透等質(zhì)雖問題引起的汕漏或爆管事故也相當(dāng)普遍。如神頭電廠5號(hào)爐（捷克650t/h亞臨界直流鍋爐）包墻過熱器出口聯(lián)箱至混合聯(lián)箱Z間導(dǎo)汽管曾在水壓試驗(yàn)突然斷裂飛脫，主要原因是導(dǎo)汽管少聯(lián)箱連接的管角焊縫存在焊接冷裂紋。4.界種鋼管的焊接間題在過熱器和再熱器受熱面屮，常采用奧氏體鋼材的零件作為管卡和夾板，也有川奧氏體管作為受熱面以提高安全裕度。奧氏體鋼與珠

8、光體鋼焊接時(shí),由于膨脹系數(shù)相羌懸殊,已發(fā)生過數(shù)次受熱面管子撕裂事故。此外，一種鋼管焊接時(shí)往往有