大容量鍋爐高溫受熱面超溫失效原因及對策

1、大容量鍋爐高溫受熱面超溫失效原因及對策作者：佚名文章來源：不詳點擊數(shù)：299更新時間：2008-9-24 8:44:20 '丁收藏此頁摘 要：近年來，人容量鍋爐高溫受熱面超溫爆管現(xiàn)象普遍，嚴重危及了機組的安全、經(jīng)濟運行。為此，結合超溫爆管事故，分析了高溫受熱面超溫原因，介紹了受熱面管子因過熱或高溫腐蝕而 失效的機理，并提岀了解決問題的相應技術描施。關鍵詞：人容量鍋爐；受熱面；超溫；爆管；失效；對策over temperature failures of high temperature heating surface in largecapacityboilers: cause ana

2、lysis and countermeasurescheng shaobingl, tan changyou2(1. guangdong electric power industrial school, guangzhou 510520, china;2. guan gdong guangdian power grid group co., ltdguangzhou 510600, china)abstract: the prevalent over temperature caused tube bursting of high temperatu re heating surface i

3、n largecapacity boi lers in recent years has seriously enda n geredthe safe and economic opcration of units. this paper analyzes the causes of the overtemperature problem, describes the mechanism of heating surfa ce tube failures dueto overheat or high temperature corrosion, and pu ts forward some c

4、ountermeasureskeywords: largecapacity boiler;heating surface; ovcrtcmpcrature; tubebursting;failure;countermeasure現(xiàn)代大型火力發(fā)電廠鍋爐過熱蒸汽器、再熱蒸汽器超溫爆管現(xiàn)象較普遍，不 論是國產型、引進型、進口型都發(fā)生過超溫爆管事故，嚴重影響機組的安全運行。 現(xiàn)以200 mw, 300 mw機組鍋爐過熱蒸汽器、再熱蒸汽器為例，對其超溫失效原 因進行分析，并提出相應的防止措施，供電廠鍋爐工作者參考、借鑒。1受熱面超溫原因分析11切向燃燒引起煙溫偏差四角布置切圓燃燒方式的鍋爐，在爐膛岀口處

5、存在著一定的殘余氣流旋轉， 使沿爐膛寬度方向的爐膛出口煙溫和煙速分布存在一定偏差。燃燒器的布置方 式，如各股氣流的引入角度，一、二、三次風的動量比，氣流切圓直徑影響到氣 流的旋轉強度，進而影響水平煙道的煙溫分布，這些兇素都使實際的受熱面吸熱 產生了偏井。因此，煙氣溫度場和速度場的分布偏并是過熱蒸汽器、再熱蒸汽器 管超溫的重要原因。切向燃燒鍋爐爐膛出口的煙溫偏差具有以下特點：鍋爐容量越大則偏差越 大；吸熱偏差的圖形發(fā)生變化，吸熱量最大點遠離爐膛中心而離爐墻約（0.1 0.15）b （b為爐膛寬度，常規(guī)逆時針方向旋轉時，該點靠近右側墻）；爐膛岀口 熱偏井的圖形和煙溫、煙速的分布基木固定。爐膛出口右

6、下部（逆時針方向旋轉 時）有一個高煙溫、煙速區(qū)，它們使該處的再熱蒸汽器管屏下部壁溫急劇升高。 12“煙氣走廊”及集箱系統(tǒng)的三通區(qū)域存在渦流高溫過熱蒸汽器的爆管多發(fā)生于外圈下彎頭的前彎向火側，這是由于此處處 于高煙溫區(qū)，且下部不同程度地存在一定的煙氣走廊，使底部通過的煙氣量增人, 造成底部的彎頭處容易超溫。目前大容量鍋爐再熱蒸汽器集箱多是采用三通結構，并從徑向引入、引岀。 由于進口三通附近的集箱存在渦流區(qū)，使該區(qū)域管屏屮的流量減少，屏間熱偏差 増大，增加了超溫爆管的可能性，切向燃燒鍋爐燃燒側熱負荷較高的區(qū)域往往位 于進口三通附近，若設計不當，加上這兩種偏差疊加，就極易造成進口三通附近 管屏超溫爆

7、管。1.3同屏各管的吸熱偏差過熱蒸汽器、再熱蒸汽器同屏管間吸熱偏差較大是造成超溫的另一主要原 因。同一屏屮各根管子進出口汽溫有很大的偏差，同屏各排管子受爐膛或屏前煙 氣輻射的角系數(shù)也不同，因而各排管子的吸熱偏差大，特別是外管圈、最內管圈 吸熱量大，熱偏差大，該部位最易超溫爆管。1.4壁溫測點溫度失真由于表盤的受熱面壁溫運行監(jiān)測點不能真實反映實際壁溫狀況，顯示值低， 使運行人員進行壁溫調整失去依據(jù)而造成超溫。這主要是由于測點位置的選擇及 安裝方法不合適，使測點未裝在最高壁溫管上，且插入式的安裝方法經(jīng)常不能正 確測岀實際岀口溫度。15燃燒調整不當，造成火焰中心上移或燃燒偏斜運行屮不能根據(jù)燃燒的需要

8、及時調整各層燃燒器配風，使燃燒器工況惡化， 火焰小心上移；煤粉燃燒行程加長，使爐膛岀口煙溫升高，加大超溫的幅度；同 層燃燒器各角一次風口風速不均勻，同層給粉機轉速不均勻等造成燃燒偏斜，使 爐膛岀口煙道溫度場和速度場分布不均，加人局部超溫的可能。1.6鍋爐設備運行工況的改變在起停磨煤機及鍋爐負荷升降的過程屮，運行工況的動態(tài)變化速度過快，這 會使過熱蒸汽器管壁溫度上升，而經(jīng)常在這種狀態(tài)運行，必然導致超溫效應的積 累。在低負荷運行時，對后屏出口汽溫控制不當，則會造成后屏過熱蒸汽器超溫。 1.7受熱面表面清潔程度對超溫的影響受熱面表面積灰、結渣、結垢等也會造成壁溫升高。吹灰器長期不能投入， 使爐膛受熱

9、面粘灰嚴重，促使爐膛出口煙氣溫度進一步升高，加劇過熱蒸汽器超 7ihlo1.8空氣預熱器、爐本體漏風也會加劇超溫運行中空氣預熱器漏風嚴重，可使燃燒器配風不足，造成燃燒偏斜，燃燒過 程加長，加劇過熱蒸汽器超溫；爐底漏風、爐木體漏風嚴重，造成爐膛出口煙溫、 煙氣量增加，加劇超溫。2受熱面超溫失效機理介紹2.1受熱面超溫過熱引起組織老化而產生蠕變爆管高溫受熱面（以電廠典型材料12crlmov珠光體鋼為例），長期在高溫屮運行, 金相組織發(fā)生有規(guī)律的變化，顯微組織經(jīng)歷一個動態(tài)變化過程，主耍表現(xiàn)為碳化 物的變化。碳化物的變化形態(tài)及聚集情況分為5個階段。a）未球化組織特征為聚集形態(tài)的珠光體，其中碳化物并非全

10、為片狀，存在灰色的塊狀 區(qū)域，此組織為材料的原始組織（見圖1）。圖1未球化（硝酸酒精溶液浸燭，600 x ）b）輕度球化組織特征為聚集形態(tài)的珠光休區(qū)域已開始分散，但其組織還是十分密集，珠光體保持原有的區(qū)域狀態(tài)，珠光體內碳化物已全部成為小球體（見圖2）。圖3中度球化t硝酸酒粘溶液浸諒，600 x ）c）中度球化組織特征為珠光體區(qū)域內碳化物已明顯分散，但保持原冇的區(qū)域形態(tài)，珠光 體內碳化物已全部成小球體（見圖3）。圖3中度球化（硝酸酒精溶液浸燭，600 x）d）完全球化大部分碳化物已分布于鐵素體晶界上，僅有極少量的珠光體區(qū)域的痕跡（見圖4) o圖4憲全球化（硝酸酒犧溶液浸慳，600 x）e）聚集式

11、球化組織特征為珠光體區(qū)域形態(tài)完全消失，碳化物小球在鐵素體晶界上分布，出 現(xiàn)了大量的“雙重晶界"現(xiàn)象，最后形成蠕變孔洞和蠕變孔洞鏈，出現(xiàn)明顯蠕變損 傷特征（見圖5）。圖5炭集式球化（硝酸酒縮溶液浸蝕.600 x）隨著受熱面的溫度超過設計使用溫度，鋼的基休組織球化和蠕變速度加快， 組織嚴重老化，致使蠕變極限下降，從而產生了蠕變孔洞。隨著運行時間的增加, 蠕變孔洞也增加，這些蠕變孔洞逐漸擴大并連接成串，形成微裂紋，然后又形成 較大的裂紋，一直至過熱爆管（見圖6）。圖6岀現(xiàn)孔洞及微裂紋（硝酸酒fllis液浸燭.600 x）2.2受熱面高溫氧化腐蝕導致管壁減薄而失效1 2下一頁職稱論文代寫代發(fā)

12、表（核心期刊發(fā)表3個月，省級期刊2個月）新聞錄入：admin責任編輯：admin上-篇新聞：循壞流化床鍋爐主要的濟損部件及防濟措施 下-篇新聞：線路接地故障【字體：小 大】【發(fā)表評論】【加入收藏】【告訴好友】【打印此文】【關閉窗口】匡1網(wǎng)友評論：（只顯示最新10條。評論內容只代表網(wǎng)友觀點，與本站立場無關?。]有任何評論質下長期工作，管子外儲受高溫煙氣的沖刷腐蝕，產生高溫煙氣氧化腐蝕；管子內部受流動過熱蒸汽溫度 和壓力的作用，產生高溫蒸汽氧化腐蝕，這樣，在內外腐蝕作用下,受熱面管材過熱、變薄、老化,直至 失效爆管。煙氣側的為溫腐蝕是一個復雜的物理化學過程，髙溫腐蝕主耍是硫酸鹽型高溫腐蝕。鍋爐在運

13、行中， 管壁中的鐵與氧反應生成一層很簿的氧化鐵，該氧化鐵對管壁具有保護作用，但是，如果在過熱蒸汽器、 再熱蒸汽器煙氣側產生硫酸鹽型高溫腐蝕，就會破壞這層穩(wěn)定的氧化鐵保護層，管壁會因腐蝕而變薄，造 成受熱面失效。硫酸鹽型腐蝕多發(fā)生在550710 °c的溫度下，其中在650700 °c的溫度下腐蝕最強烈， 其化學反應為：4fc+ 30： 2 （fe2（）0 （械金屬緘化物）.+bs（）4 （堿金屬疏酸鹽熔點較低）.+ 卜cc）3 + 3soi 2mfc （so4 ）3 （復合硫酸鹽熔點很低）.蒸汽側高溫氣化腐蝕的化學反應過程為：lc+4h?o(1)卜eqq ' l;e-

14、4i-eo.(2)3fco+ n2o-fcq 1 h2.高溫過熱蒸汽發(fā)牛在上述式（1）（3）的循環(huán)氧化過程中。隨著管子氧化腐蝕層的加 厚，明顯影響管壁的傳熱性能，降低管子的熱效率，同時使管壁溫度升高，進一步加速氧化 腐蝕，引起管材過熱及過早老化，強度降低，直到管壁不能承受管內壓力時，即發(fā)生爆管。 另外，由于氧化層與母材的膨脹系數(shù)不同，脆性人，在鍋爐起停頻繁時，易使氧化層脫落 并沉積在管內下部，增加流動阻力，破壞止常的熱循環(huán)而引起管壁溫度升高，加速組織的球 化過程，使基體中的合金元素貧化，造成管材的耐熱性能和熱強性能降低而產牛爆管。高溫 受熱面工作溫度均在鋼材的蠕變溫度范圍內。超溫過熱造成失效以

15、蠕變爆管為主，這種形式 的爆管在直管段、彎管段均有,以彎管段居多；高溫氧化腐蝕導致管壁減薄而失效（在這種 失效屮也伴隨著管壁超溫，加劇組織老化）多發(fā)生在過熱蒸汽器、再熱蒸汽器出口管段。3解決高溫受熱面超溫問題的對策3.1削弱殘余氣流旋轉削弱殘余氣流旋轉主要有以下方法：a）通過改變燃燒器氣流引入方向，減小實際切鬪直徑，盡量接近設計工況；b）鍋爐一、二次風匹配合理，保證一定的動量比，以組織良好的爐內空氣動力場；c）應用反切技術對燃燒器做適當改造，以消除殘余氣流旋轉。3.2注意減少三通區(qū)域內渦流的影響和同屏間的熱偏差a）掌握由集箱三通區(qū)域內渦流引起的屏間流量偏差和同屏熱偏差的準確計算方法，設 計上要

16、避免使煙溫偏差與三通區(qū)域內渦流兩種偏差疊加在一片再熱蒸汽器上。b）在后屏及高溫過熱蒸汽器各管排入口管加裝節(jié)流孔板，調整各管間的流量分配，使 各管壁溫偏差減小，緩解過熱蒸汽器的超溫；通過嚴密的計算，在再熱蒸汽器管屏中的低溫 段考慮加裝節(jié)流孔板，減少熬汽流量，增加其它管屏流量，從而達到高溫管屏降溫的目的。 作為輔助措施，可在髙溫段涂上保溫材料。3.3壁溫測量盡量準確壁溫測點選擇合適及在可能超溫的地方加裝必耍的測點，將測點裝在實際最高壁溫的管 子上，改進安裝方法，使熱電偶的接點能可靠地與管壁接觸；盡量推廣和應用鍋爐“四管”泄 漏的在線檢測技術。3.4做好運行調整工作a）做好燃燒調整工作，保持合適的爐

17、膛火焰屮心，防止火焰偏斜。對超溫嚴重的鍋爐 跡行針対性較強的燃燒調整試驗，調整好鍋爐燃燒的配風及火焰中心高度，找出合理的運行 方式，緩解超溫問題。b）運行中控制好機組起停、磨煤機升降負荷的調節(jié)速度，避免變化速度過快造成的超 溫；保持受熱面內外的清潔；減少因空氣預熱器和爐膛木體漏風引起的超溫。c）控制好爐膛出口煙溫和管內蒸汽溫度不超溫并及時投入減溫裝置。3.5防止或減輕高溫氧化腐蝕a）嚴格按照鍋爐監(jiān)察和金屬監(jiān)秤規(guī)程，嚴禁超溫、超壓運行，加強爐水管理，把ph值 控制在要求的范圍內。停爐檢修期間，要采取妥善的防腐橫施。根據(jù)蒸汽側鬲溫氧化腐蝕機 理，采取措施，減輕或防止高溫腐蝕的發(fā)生。b）硫酸鹽高溫腐蝕的程度主要與溫度的高低冇關，溫度越高，腐蝕越嚴重，控制管壁 溫度是減輕高溫腐蝕的最有效辦法。在實際應用中，有以下一些具體方法：