锅炉厂温度过高导致爆管的原因及解决方案

　　在电厂锅炉设备运行期间，温度过高，很容易发生爆炸，引发安全隐患，这对于电厂的经济效益是很不利的，为此下面文章以A电厂为例，简要介绍了锅炉设备的故障概况。从设计、选材、积灰，及系统性能等方面，分析了高温过热器的爆管原因，并针对这些原因，提出了不同的解决方案。希望能够为电厂工作人员提供参考，进一步降低高温过热器爆管率，提高锅炉运行的稳定性与连续性。

　　关键词：电厂锅炉,高温过热器,爆管原因

　　高温过热器为电厂锅炉的主要构件，包括辐射换热、对流换热、复合式换热三种形式。锅炉运行期间，高温过热器需长期处于灰尘、烟气以及火焰等恶劣环境下运行。长此以往，极容易导致器械元件积灰，导致其性能失效，进而诱发爆管。高温过热器爆管，不仅容易增加发电风险，且容易对锅炉的整体性能造成影响。可见，有必要对其爆管原因及预防措施进行探讨。

　　1A电厂锅炉设备故障概况

　　A电厂为火力发电厂，位于我国国内。近年来，随着电力用户数量，以及用力量的不断增多，该电厂积极进行了改革。截至到目前，该电厂的发电量，已达9007.13kW，为我国各行业的发展，提供了极大的能源支持。A电厂过热器，包括低温过热器与高温过热器两种。后者安装在炉膛出口部位，与IR525型长伸缩式蒸汽吹灰器相连。吹灰蒸汽参数，为1.1MPa，效率平均为92%。

　　2017年1月，A电厂高负荷运行期间，曾发生一起高温过热器爆管故障。爆管后，工作人员立即停炉。给予清灰后再次启动，4天后再次爆管，故继续给予停炉处理。该事件为A电厂所造成的损失，高达1514.4万元。为减少损失，确保用户能够稳定用电。该电厂决定深入分析高温过热器爆管的原因，并给予预防。

　　2电厂锅炉设备中高温过热器爆管的原因

　　2.1高温过热器设计不合理

　　A电厂高温过热器管束共69排，管束间隙为65.39mm。上述设计方法，有效增加了过热器的受热面积，改善了锅炉的吸热效果。但如过热器长期处于超高温的状态下运行，则极容易爆管[1]。除此之外，管束间隙小，同样容易增加清灰难度，导致灰尘长期积累，增加爆管的风险[2]。A电厂高温过热器，位于炉膛出口部位。在高温烟气的长期作用下，爆管故障的发生风险，同样会明显增加。

　　2.2高温过热器材料质量低

　　高温过热器材质选择不当，同样容易增加爆管的风险。通常情况下，电厂高温过热器的材质，均为20g钢材。该类材质的过热器，所能够承受的温度，处于450℃范围内。长期使用，极容易因超温而发生爆管[3]。另外，过热器长期使用期间，受积灰问题的影响，过热器的散热效果，会逐渐下降。因此，管束温度指标，同样会明显提升，导致爆管问题发生。A电厂故障发生后，经检查发现，高温过热器管束已明显石墨化。表明，爆管故障与过热器材质不良不无联系。

　　2.3高温过热器积灰严重

　　高温过热器长期使用期间，易积累灰尘。吹灰器虽可在一定程度上减少积灰量，但管束间隙区域，吹灰较为困难，因此灰尘积累量往往较大。上述状况长期存在，容易导致管束受热不均，导致过热器性能下降，增加爆管的风险。除此之外，煤的材质，同样容易对积灰问题造成影响[4]。A电厂原使用的煤炭，灰分高达35%。且煤炭燃烧所产生的灰尘量，同样较大。需立即给予清灰，并加强吹灰处理，以减少积灰量，预防爆管。

　　2.4疏水系统存在故障

　　疏水时间不合理、疏水不彻底，同样容易导致高温过热器出现故障。在疏水时间异常的情况下，水汽往往会随蒸汽，进入至锅炉炉膛之中。此时，吹灰器周围烟气的含湿量，将明显提升[5]。含湿量大的烟气，排除的过程较为困难。长此以往，将导致大量水蒸气，附着于管壁之上，形成“灰墙”。进而导致高温过热器温度过高，导致爆管的问题发生。解决上述问题的关键，在于合理设置疏水时间、提高疏水的彻底性。需注意的是，疏水量与锅炉管径存在一定的联系。如管径过小，无法满足疏水要求，同样容易导致爆管的问题发生。

　　3电厂锅炉设备中高温过热器爆管的防治措施及效果

　　3.1优化设计指标及效果

　　针对由管束间隙设计不合理所导致的爆管问题，应通过扩大管束间隙的方式给予解决。但鉴于短期内，电厂无法更换设备[6]，因此，建议对锅炉的负荷进行调整。在适当降低负荷的基础上，降低过热器温度及烟气温度，减少过热器爆管风险。A电厂结合自身的发电需求，以及用户的用电需求，将负荷降低为了90t/h。通过测量发现，与优化设计前相比，设计后，烟气的温度由900℃，下降到了754℃。高温过热器表面温度，同样得到了一定程度的改善。

　　3.2合理选择材质及效果

　　为避免因材质不佳，而导致爆管，应通过更换管束材质的方式，预防管束石墨化，提高高温过热器质量。高温合金钢材，指耐高温指标达600℃以上的合金材料，优势主要表现为抗腐蚀及耐高温性能强[7]。12Cr1MoV钢材，为高温合金钢材的一种。由碳、硅、锰、钼、铬等元素构成。其中，碳含量为0.38%-0.45%，硅为0.17%-0.3%，为0.40%-0.70%，钼为0.15%-0.25%，铬为0.90%-1.20%。将其应用到锅炉高温过热器管束制造过程中，将能够有效延长管束的使用寿命，避免发生石墨化等问题。

　　3.3积极清理积灰

　　实践经验显示，高温过热器管束中，未积灰的管束，导热系数为46.5-58.2w/m2·℃。积灰的管束，导热系数为0.0590-0.118w/m·2℃。两者对比发现，灰尘的积累，极容易影响过热器的性能，影响锅炉的热效率。为避免灰尘长期积累，导致过热器爆管，建议适当增加声波吹灰器的数量，并定期给予吹灰。考虑管束间隙部分的灰尘，清除难度较大。A电厂于高温过热器运行过程中，对其运行状态进行了观察。发现异常，立即清理灰尘，一定程度上降低了严重故障的发生几率。

　　3.4加强系统维护

　　为确保疏水彻底，适当延长疏水时间是关键。对此，A电厂决定将疏水的步骤，设置在吹灰步骤之前。同时，将疏水时间，由5min，增加为10min。采用上述方式对系统进行维护后发现，电厂烟气的含湿量明显下降。上述措施应用1年内，未见“灰墙”的现象再次出现。表明，将疏水时间延长，能够有效改善高温过热器的运行环境，使其爆管故障率得以降低。除此之外，考虑到A电厂锅炉管径，仅为25mm，而疏水线则需50mm。A电厂决定，将锅炉管径扩大至50mm。管径扩大后至今，锅炉高温过热器，未再见爆管的问题发生。

　　4结束语

　　综上所述，A电厂于高温过热器爆管后，明确了爆管的原因，并进行了预防，有效降低了爆管率，降低了电厂成本，提高了经济效益。对此，我国各电厂可以以A电厂的经验为参考，在优化高温过热器设计指标的同时，将高温合金钢材质，应用到器械设计过程中。在此基础上，提高煤的质量，并采用吹灰器及时吹灰，以避免爆管的问题发生，提高锅炉运行的稳定性。

　　参考文献：

　　[1]付坤，王长才，刘晓林.15CrMoG耐热钢高温过热器爆管失效分析[J].热加工工艺，2018，12(08)：253-255.

　　[2]杨继锐，冀向昆.高温高压锅炉屏式过热器爆管原因分析与故障处理[J].冶金动力，2018，20(02)：44-46+50.

　　[3]苏永健，关鑫源.超临界锅炉右包墙过热器爆管原因分析及预防措施[J].山西电力，2017，18(05)：66-69.

　　[4]王林，杨博，郭三虎.660MW超临界直接空冷机组锅炉末级过热器爆管原因分析[J].热加工工艺，2017，46(16)：261-264.

　　[5]李冠华.广东某电厂(1000MW)锅炉前屏过热器爆管的原因分析[J].内燃机与配件，2017，28(13)：61-63.

　　[6]吕新乐，罗江勇，边鹏飞.某600MW超临界锅炉高温过热器管爆管原因分析[J].东北电力技术，2017，38(01)：34-36+42.

　　[7]蔡昌全，王成.12Cr1MoVG锅炉高温过热器管爆管事故分析[J].化学工程与装备，2016，19(09)：285-287.

　　推荐期刊：《热加工工艺》是由中国船舶重工集团公司主管，中国船舶重工集团公司第十二研究所、中国造船工程学会船舶材料学术委员会主办的国家科委批准出版、国内外公开发行的全国性热加工科技杂志，国际刊号ISSN：1001-3814;国内刊号CN：61-1133/TG。主要读者对象是铸造、锻压、焊接、金属材料及热处理、工业炉、理化检测等相关专业的工程技术人员、管理干部、技术工人和院校师生。