常熟-屏式過(guò)熱器發(fā)生超溫爆管的原因分析和預(yù)防課件

屏式過(guò)熱器

發(fā)生超溫爆管的原因分析和預(yù)防華潤(rùn)電力（常熟）有限公司二零一一年十一月摘要：本文通過(guò)對(duì)我公司屏式過(guò)熱器三次爆管的分析，提出了了預(yù)防

屏式過(guò)熱器爆管的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：屏式過(guò)熱器超溫爆管預(yù)防

我公司鍋爐屏式過(guò)熱器在7月22日、26日、30日連續(xù)三次發(fā)生爆管泄漏。該鍋爐型號(hào)為HG1980/25.4－YM1，系哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司引進(jìn)三井巴布科克能源公司技術(shù)生產(chǎn)的第二臺(tái)超臨界鍋爐。以下是鍋爐整體布置圖.doc。屏式過(guò)熱器布置在上爐膛，沿爐寬方向共有30片管屏，屏間距為690mm。以下是屏過(guò)管屏結(jié)構(gòu)圖.doc。1設(shè)備基本情況

1設(shè)備基本情況

每片屏節(jié)流孔尺寸分布如下表：管排入口管子編號(hào)管子內(nèi)徑dmm節(jié)流孔drmm1-222.522.53-1322.51414–2822.512

1）第一次爆管：2011年7月22日20:15分左右二號(hào)鍋爐屏式過(guò)熱器發(fā)生爆管，23日1:55左右停機(jī)。爆管位置為左數(shù)第7排內(nèi)圈第一根出口段，距離頂棚約3米距離，根據(jù)爆口形狀判斷為長(zhǎng)期超溫爆管，如圖四，爆管吹損與其相鄰另外兩根管子，打開(kāi)第7排入口集箱檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)圈第一個(gè)管口存在一直徑約15mm的異物。2事件經(jīng)過(guò)

2）第二、三次爆管：第一次爆管處理結(jié)束后于7月26日4:57鍋爐點(diǎn)火，9:58機(jī)組并網(wǎng)，14:10發(fā)生爆管（機(jī)組負(fù)荷313MW），16:48機(jī)組打閘。第二次爆管距離并網(wǎng)僅4小時(shí)，據(jù)鍋爐點(diǎn)火也僅9小時(shí)。檢查發(fā)現(xiàn)屏過(guò)第19屏，第1根（編號(hào)19-1）換熱管下彎頭（材質(zhì)TP347H）向火側(cè)爆管，同時(shí)下彎頭上方垂直段（材料為TP347H）一處縱向開(kāi)裂。爆口呈菱形，變形較大。第二次爆管檢查發(fā)現(xiàn)屏過(guò)24屏第1根（編號(hào)24-1）換熱管下彎頭處TP347H外壁發(fā)黑，存在嚴(yán)重的超溫現(xiàn)象。2事件經(jīng)過(guò)

第二次爆管處理結(jié)束后于7月30日6:30鍋爐點(diǎn)火，12:48機(jī)組并網(wǎng)，20:37發(fā)生爆管（即組負(fù)荷470MW），此時(shí)主/再熱蒸汽溫度控制在530/560℃運(yùn)行。停爐后檢查發(fā)現(xiàn)屏過(guò)第29排第28根（內(nèi)圈第1根）出口段T91爆管，爆口距頂棚3米處。爆口呈菱形，變形較大，明顯減薄。檢查發(fā)現(xiàn)爆口上方存在嚴(yán)重鼓包；爆口下方也輕微地鼓包，爆口如圖：2事件經(jīng)過(guò)

3爆管后的檢查情況第二次爆管后管子內(nèi)壁的氧化皮狀態(tài)：

第三次爆管檢查情況1）第3次爆管29-28管爆口與上部及下部的鼓包處都存在明顯漲粗，其中嚴(yán)重鼓包處直徑漲粗至42.2mm，輕微鼓包處直徑40.3mm，其余區(qū)域存在一定程度地漲粗。爆管處及鼓包處T91都已嚴(yán)重老化。外觀未異常的第3屏第1根管下彎頭處TP347H已發(fā)生中度老化；其余頂棚下部T91直管組織未老化。2）屏過(guò)出口段T91管內(nèi)壁氧化皮厚度見(jiàn)表二?？梢?jiàn)除已爆管外其它屏過(guò)出口T91管內(nèi)壁氧化皮都未超過(guò)100μm。3爆管后的檢查情況

3）用內(nèi)窺鏡檢查已爆換熱管未發(fā)現(xiàn)異物，管底部以上4～5米范圍內(nèi)氧化皮脫落80%以上，與其相鄰的29-27管內(nèi)壁也存在氧化皮脫落現(xiàn)象，如圖：4）30個(gè)入口小集箱采用內(nèi)窺鏡檢查未發(fā)現(xiàn)異物；屏過(guò)出口T91管檢測(cè)不存在明顯脹粗；屏過(guò)入口A側(cè)一級(jí)減溫器用內(nèi)窺鏡檢查正常（對(duì)應(yīng)屏過(guò)B側(cè)匯集集箱）；屏過(guò)B側(cè)匯集集箱用內(nèi)窺鏡檢查正常。3爆管后的檢查情況

3爆管后的檢查情況

5）磁通量檢查屏過(guò)底部氧化皮堆積情況以及異種鋼焊口射線檢查情況如下表。項(xiàng)目位置編號(hào)（排數(shù)-根數(shù)）數(shù)量磁通量檢查氧化皮堆積有信號(hào)下彎頭附近29-4、29-19、29-1、19-2、19-5、7-4、3-1、1-1共8只異種鋼焊瘤較大第一層吹灰器附近30-1、27-2、25-2、24-1、16-1(出口側(cè))、15-1、15-2、15-1(出口側(cè))、14-1、11-2、11-2(出口側(cè))、7-1、7-2共13只異種鋼焊瘤稍大第一層吹灰器附近29-1、28-2、26-1、23-2、22-2、21-1、21-1(出口側(cè))、19-1、19-2(出口側(cè))、19-1(出口側(cè))、17-1(出口側(cè))、16-1、14-1(出口側(cè))、13-1、13-2、13-1(出口側(cè))、12-1、11-1、11-1(出口側(cè))、10-1、10-1(出口側(cè))、9-1共22只

6）本次對(duì)其它部位管子取樣5根，送方天公司檢查，內(nèi)壁存在明顯地結(jié)垢，存在不太嚴(yán)重地腐蝕痕跡。沒(méi)有氧化皮脫落疤痕，無(wú)殘留氧化皮痕跡，無(wú)氧化皮開(kāi)裂、起皮的痕跡。3爆管后的檢查情況

4.1鍋爐運(yùn)行控制從鍋爐運(yùn)行參數(shù)分析，屏過(guò)出口汽溫一般控制在510℃左右，個(gè)別時(shí)段負(fù)荷波動(dòng)時(shí)屏過(guò)出口汽溫在530℃以上，極個(gè)別時(shí)候甚至達(dá)到540℃以上。在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)屏過(guò)汽溫也在510℃左右。4.2鍋爐啟停參數(shù)控制從二號(hào)爐幾次爆管的停爐與啟動(dòng)參數(shù)控制分析，存在以下問(wèn)題，容易引起受熱面內(nèi)壁氧化皮大面積脫落的問(wèn)題：1）通風(fēng)冷卻時(shí)間長(zhǎng)。7月22日第1次爆管后停爐，熄火后吹掃30分鐘才停機(jī)，（一般吹掃5~10分鐘）。2）熄火后燜爐時(shí)間較短，為3小時(shí)35分。4鍋爐運(yùn)行控制情況

3）停爐時(shí)屏過(guò)進(jìn)出口汽溫都存在較大幅度地瞬時(shí)波動(dòng)，大的溫度波動(dòng)幅度稍高于30℃，超過(guò)40℃的很少，但明顯是瞬間波動(dòng)，個(gè)別升溫速率達(dá)到21.8℃/min，如圖九：4鍋爐運(yùn)行控制情況

5）鍋爐啟動(dòng)時(shí)，在機(jī)組沖轉(zhuǎn)前減溫水調(diào)門已開(kāi)啟，減溫器出口溫度反應(yīng)有時(shí)明顯，有時(shí)不明顯（如圖。此時(shí)蒸汽流量低，投減溫水很容易引起汽溫和受熱面壁溫波動(dòng)。4鍋爐運(yùn)行控制情況并網(wǎng)后旁路快速關(guān)閉

6）鍋爐啟動(dòng)時(shí)，一級(jí)減溫器與二級(jí)減溫器出口汽溫都存在較大幅度地波動(dòng)，波動(dòng)幅度均在30~40℃，從幾次啟動(dòng)參數(shù)變化曲線分析，二減出口汽溫波動(dòng)幅度大于一減出口汽溫。7）機(jī)組啟動(dòng)后，很快地關(guān)閉旁路，引起負(fù)荷較大幅度地波動(dòng)（見(jiàn)上頁(yè)圖九）。一般應(yīng)該與機(jī)組升負(fù)荷配合，緩慢關(guān)閉，使得機(jī)組負(fù)荷平穩(wěn)增長(zhǎng)。從以上運(yùn)行控制過(guò)程來(lái)看，有可能造成管子內(nèi)壁氧化皮的脫落。4鍋爐運(yùn)行控制情況

3）壁溫檢測(cè)為了監(jiān)視機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程管壁溫度的變化，第三次檢修過(guò)程中在屏過(guò)出口管增加了30只溫度測(cè)點(diǎn)，最后一次啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在一臺(tái)磨煤機(jī)和兩臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，各個(gè)管壁溫度非常不穩(wěn)定，尤其是最外圈管，個(gè)別管管壁溫度在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到了585℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它管壁溫度，并有進(jìn)一步升高的趨勢(shì)，在這種情況下，運(yùn)行人員通過(guò)調(diào)整得到緩解。發(fā)生這種現(xiàn)象與個(gè)別管子內(nèi)氧化皮的脫落堆積有關(guān)，一般情況下T91氧化皮是不容易脫落的，但是在鍋爐停運(yùn)過(guò)程吹掃冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和啟動(dòng)過(guò)程減溫水投入過(guò)早和流量過(guò)大，造成壁溫大幅度波動(dòng)等情況下，養(yǎng)化皮會(huì)發(fā)生開(kāi)裂，在條件具備時(shí)發(fā)生脫落。5原因分析

另外一個(gè)原因，出現(xiàn)嚴(yán)重的壁溫偏差可能與低負(fù)荷時(shí)工質(zhì)流量低，在每根管子內(nèi)的分布不穩(wěn)定有關(guān)系。第二、第三次爆管由于爆管管未安裝溫度測(cè)點(diǎn)，可能在啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生與最后一次啟動(dòng)相似的情況，管壁溫度在沒(méi)有檢測(cè)手段的情況下迅速升高，發(fā)生爆管。5原因分析

1）第一次爆管的原因是由于節(jié)流孔異物所致。2）鍋爐廠原有溫度測(cè)點(diǎn)安裝不合理，數(shù)量過(guò)少，不能監(jiān)視工況最惡劣管子的壁溫情況。3）第二、三次爆管原因是由于在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程種發(fā)生流量分配不均，進(jìn)而造成低流量管管壁超溫爆管，從最后一次啟動(dòng)過(guò)程來(lái)看，這種流量不均通過(guò)運(yùn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)和調(diào)整是可以消除的。6結(jié)論

為了避免過(guò)熱、再熱蒸汽系統(tǒng)發(fā)生爆管，應(yīng)從設(shè)備和運(yùn)行兩方面進(jìn)行預(yù)防和控制：1）定期徹底清理系統(tǒng)能可能存在的異物。7月22日發(fā)生的屏過(guò)爆管，即為節(jié)流孔堵塞異物所致，雖然在機(jī)組投產(chǎn)后進(jìn)行過(guò)徹底的異物清理，但是在運(yùn)行過(guò)程中其它設(shè)備中的焊渣、焊瘤仍然有可能進(jìn)入系統(tǒng)，尤其是屏過(guò)，屏過(guò)入口集箱節(jié)流孔孔徑較小，極易發(fā)生堵塞，所以定期清理十分必要。2）增加屏過(guò)壁溫測(cè)點(diǎn)。通過(guò)幾次觀察，和歷次爆管分析，屏過(guò)管排最外圈管與最內(nèi)圈管爆管的可能性較大，主要原因是最外圈管受熱輻射最大，最內(nèi)圈管由于節(jié)流孔孔徑最小，而且處于集箱端部，最容易發(fā)生異物堵塞，所以，應(yīng)在每排最外圈和最內(nèi)圈增加壁溫測(cè)點(diǎn)。7預(yù)防措施

3）增加測(cè)點(diǎn)后，在啟動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)視壁溫變化，在異常情況下通過(guò)迅速調(diào)整，可有效防止以下兩種危害工況的發(fā)生：低負(fù)荷工況下各管排工質(zhì)流量分配偏差，或氧化皮脫落堵塞。由于升負(fù)荷速率過(guò)快，造成管排整體壁溫升高。4）嚴(yán)格控制升溫升壓過(guò)程按鍋爐升溫升壓要求控制燃燒率，每次增加燃燒率幅度：負(fù)荷風(fēng)開(kāi)度不大于5%，磨煤機(jī)入口風(fēng)量不大于5噸，給煤機(jī)煤量不大于5噸，增加燃燒率頻次，每調(diào)整一次，要等待5分鐘，才能進(jìn)行下一次調(diào)整。7預(yù)防措施

5）鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中大流量沖洗主汽沖洗方法每次將高旁開(kāi)度開(kāi)大，放置在100%位置，將高旁迅速關(guān)至15%，當(dāng)末級(jí)過(guò)熱器或高溫再熱器壁溫有上升趨勢(shì)，再迅速開(kāi)啟高壓旁路至100%，進(jìn)行大流量沖洗20分鐘。再熱器沖洗方法：維持高旁60～80%開(kāi)度，逐漸關(guān)小低壓旁路至再熱汽壓力1.0～1.2MPa，然后迅速開(kāi)啟低旁至100%，反復(fù)沖洗3～5次。維持低壓旁路全開(kāi)長(zhǎng)時(shí)間沖洗20分鐘，直至凝結(jié)水水質(zhì)化驗(yàn)合格或鍋爐各級(jí)受熱面金屬壁溫?zé)o偏差。7預(yù)防措施

6）機(jī)組沖動(dòng)并網(wǎng)后的控制在機(jī)組并往后注意監(jiān)視屏過(guò)出口汽溫不大于490℃，調(diào)整升降負(fù)荷速率（不大于6MW/min）和負(fù)荷變化量控制鍋爐金屬壁溫度變化速率不大于2℃/min。機(jī)組并網(wǎng)、切缸后，可開(kāi)啟減溫水手動(dòng)閥，減溫水使用方式：每次開(kāi)啟開(kāi)度變化幅度不大于5%，保證減溫器后溫度高于主汽壓力對(duì)應(yīng)下的飽和溫度50℃，每調(diào)整一次，要等待5分鐘后，才能進(jìn)行下一次調(diào)整（汽溫調(diào)整要看趨勢(shì)圖調(diào)整，切忌大開(kāi)大關(guān)減溫水，防止汽溫、金屬壁溫劇烈波動(dòng)，造成氧化皮脫落）。7預(yù)防措施

啟動(dòng)第二臺(tái)磨煤機(jī)加負(fù)荷，目標(biāo)負(fù)荷，保持三臺(tái)或四臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷500MW，主汽溫穩(wěn)定在515～525℃、再熱汽溫穩(wěn)定在535—545℃，穩(wěn)定4小時(shí)。在啟動(dòng)第二或第三臺(tái)磨煤機(jī)料位正常出粉時(shí)，盡量減少運(yùn)行磨煤機(jī)給煤量，使機(jī)組負(fù)荷以穩(wěn)定速率上升，避免啟動(dòng)磨煤機(jī)過(guò)程中，由于燃燒不穩(wěn)定導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)過(guò)大，而導(dǎo)致主、再熱汽溫出現(xiàn)大幅擾動(dòng)。7預(yù)防措施

在機(jī)組升負(fù)荷過(guò)程中，鍋爐直流工況后，機(jī)組主汽溫控制以控制煤水比為主，減溫水為輔，嚴(yán)格控制鍋爐溫升率≤2℃，盡可能控制中間點(diǎn)溫度低工況運(yùn)行，保持5—10℃過(guò)熱度，盡量少使用減溫水。再熱器溫度以煙氣調(diào)節(jié)擋板及風(fēng)量調(diào)整為主，盡可能不投減溫水。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷500MW穩(wěn)定期間，對(duì)鍋爐進(jìn)行全爐膛吹灰一次。當(dāng)機(jī)組保持主汽溫在520～530℃、再熱汽溫在540～550℃穩(wěn)定運(yùn)行24小時(shí)后，緩慢提升主再汽溫至額定參數(shù)運(yùn)行。7預(yù)防措施

7）檢修中對(duì)高溫受熱面