過(guò)熱器爆管原因分析和預(yù)防措施

1、某電廠鍋爐過(guò)熱器爆管原因分析和預(yù)防措施趙文俠，張懿君（陜西省燃?xì)庠O(shè)計(jì)院，陜西 西安 710043）摘要：針對(duì)一起過(guò)熱器爆管事故的原因進(jìn)行綜合分析，并對(duì)癥提出預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：鍋爐；過(guò)熱器；爆管；原因分析；措施1 前言某熱電廠一臺(tái)型號(hào)為SHL20-1.6/350-AII的雙鍋筒橫置式鏈條爐排蒸汽鍋爐（如下圖），投入運(yùn)行三個(gè)月出現(xiàn)過(guò)熱器爆管事故，影響鍋爐的安全運(yùn)行，為盡快查出事故產(chǎn)生的根本原因，鍋爐生產(chǎn)廠家與使用單位相關(guān)人員對(duì)過(guò)熱器爆管的原因進(jìn)行綜合分析，并提出預(yù)防措施，從而提高鍋爐運(yùn)行的安全性和可靠性。2 鍋爐蒸汽過(guò)熱器結(jié)構(gòu)形式和爆管情況過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)形式較多，按照傳熱方式的不同，過(guò)熱器可分為對(duì)流

2、、輻射及半輻射三種形式，受熱面管子根據(jù)管內(nèi)工質(zhì)溫度和所處區(qū)域熱負(fù)荷的大小分別采用不同的材料和壁厚。本電廠鍋爐的過(guò)熱器采用雙管圈對(duì)流式過(guò)熱器，過(guò)熱器蛇形管材料采用15CrMoG，管壁厚為3.0mm。本過(guò)熱器系統(tǒng)流程如下：飽和蒸汽由汽包引出，經(jīng)過(guò)過(guò)熱器蛇形管進(jìn)入過(guò)熱器進(jìn)口集箱，在進(jìn)口集箱內(nèi)通過(guò)面式減溫器調(diào)溫后，再通過(guò)過(guò)熱器蛇形管進(jìn)入過(guò)熱器的出口集箱，從出口集箱通過(guò)管道引出。爆管情況如下：鍋爐投入運(yùn)行三個(gè)月后，工作人員發(fā)現(xiàn)爐膛負(fù)壓減少，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)檎龎海瑖?yán)重時(shí)爐膛附近的爐門(mén)、看火孔及爐膛不嚴(yán)密處向外冒煙，于是立即停爐，停爐后檢查發(fā)現(xiàn)該鍋爐的過(guò)熱器蛇形管有爆管，爆裂的管子外表有嚴(yán)重氧化現(xiàn)象，甚至分層脫落

3、剝殼。3 過(guò)熱器爆管原因的綜合分析毋容置疑，過(guò)熱器爆管都是材料在長(zhǎng)時(shí)間高溫下蠕變伴隨高溫氧化的結(jié)果，該鍋爐產(chǎn)生過(guò)熱的原因有以下兩點(diǎn)：（1）鍋爐負(fù)荷問(wèn)題1用戶在生產(chǎn)時(shí)期，電廠用汽設(shè)備用汽不均衡，不穩(wěn)定，造成該鍋爐在部分時(shí)間段處于低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，最低時(shí)負(fù)荷僅有6t/h（鍋爐額定負(fù)荷為20t/h）。尤其是過(guò)熱器，當(dāng)用汽停止或少量用汽時(shí)，司爐人員未采取向外排汽措施，過(guò)熱器出口集箱也隨之停止出汽或少量出汽，過(guò)熱器管處于未被冷卻或者不良冷卻狀態(tài)，而此時(shí)由于燃煤鍋爐熱慣性大的特點(diǎn)，鍋爐熱負(fù)荷卻并未很快減弱，致使過(guò)熱器蛇形管處于過(guò)燒狀態(tài)。幾經(jīng)反復(fù)，導(dǎo)致過(guò)熱器蛇形管在運(yùn)行初期就發(fā)生爆管事故。（2）水處理設(shè)備的配

4、置和運(yùn)行不太完善2該鍋爐的供水系統(tǒng)中只配有鈉離子交換器，現(xiàn)場(chǎng)雖有對(duì)給水和鍋水的檢測(cè)和分析，但項(xiàng)目不全，如鍋水的溶解固形物未加檢測(cè)和控制。從過(guò)熱器積垢層存有鈣離子來(lái)看，鈉離子交換器運(yùn)行似乎不太正常，給水的硬度可能偏高，可能有時(shí)對(duì)樹(shù)脂還原處理不及時(shí)，致使交換器的工作狀況惡化，鍋爐給水質(zhì)量下降，當(dāng)蒸汽有帶水現(xiàn)象時(shí)，必然造成過(guò)熱器內(nèi)產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。其次，過(guò)熱器蛇形管內(nèi)可能同時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重積鹽現(xiàn)象。因?yàn)閷?duì)于只采用鈉離子交換器軟化水的鍋爐，雖能使硬度很高的水軟化，基本上消除了鍋爐蒸發(fā)受熱面結(jié)垢的可能性，但是積鹽的可能性卻增加了。這是因?yàn)樗浕?，水中的含鹽量非但不減少，反而有所增加。鈉離子交換劑的分子式用NaR

5、表示，則其軟化反應(yīng)式如下：a碳酸鹽硬度軟化過(guò)程：Ca(HCO3)2+2NaRCaR2+2NaHCO3Mg(HCO3)2+2NaRCaR2+2NaHCO3b非碳酸鹽硬度軟化過(guò)程：CaCl2 +2NaRCaR2+2NaClMgCl2+2NaRMgR2+2NaClCaSO4 +2NaRCaR2+Na2SO4MgSO4 +2NaRMgR2+Na2SO4CaSiO3 +2NaRCaR2+Na2SiO3MgSiO3 +2NaRMgR2+Na2SiO3從以上反應(yīng)式可以分析得出如下特點(diǎn)：1）Ca2、Mg2離子被陽(yáng)樹(shù)脂的Na所交換并固定下來(lái)后排除，因而硬度降低或消除；2）碳酸鹽硬度等當(dāng)量地轉(zhuǎn)變成重碳酸鹽，因而堿

6、度不能降低；3）經(jīng)鈉離子交換后，原水中的陰離子Cl-、SO42-、HCO3-、SiO32-等并未改變，只是將易成水垢的鈣鎂化合物變?yōu)椴灰仔纬伤傅拟c化合物。而Na的當(dāng)量比Ca2、Mg2的當(dāng)量大，故軟化后的含鹽量比原水要高。對(duì)鍋爐機(jī)組來(lái)講，過(guò)熱器積鹽會(huì)導(dǎo)致熱阻變大，極易造成長(zhǎng)期管壁溫偏高，這就造成爆管事故頻發(fā)。除上述原因外，結(jié)構(gòu)和運(yùn)行不均勻而產(chǎn)生的水力和熱力不均勻性構(gòu)成的熱偏差、材質(zhì)不合格、高溫過(guò)熱器的合金鋼管誤用碳素鋼管、鍋爐升火過(guò)程中，過(guò)熱器通氣量不足、停爐或水壓試驗(yàn)后，過(guò)熱器內(nèi)積水未吹凈，造成管壁腐蝕、內(nèi)部裝置設(shè)計(jì)不合理等都可能使過(guò)熱器損壞爆管。4 預(yù)防措施（1）控制鍋爐運(yùn)行時(shí)熱負(fù)荷不低于

7、額定熱負(fù)荷的70%，即14t/h；嚴(yán)禁長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行。如工藝原因必須在低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，在簽訂合同時(shí)一定要提出，以便設(shè)計(jì)時(shí)采取措施3。（2）管內(nèi)積鹽，有效而可行的對(duì)策有兩種：給水沖洗和改進(jìn)鍋內(nèi)汽水分離裝置，包括旋風(fēng)分離器、波形分離器和均汽孔板等，但是，充分利用管內(nèi)積鹽的易溶性而實(shí)行反沖洗的方法可更為簡(jiǎn)單而徹底。水沖洗的頻率及每次沖洗的水量應(yīng)根據(jù)鍋爐及水質(zhì)情況來(lái)確定，但以勤沖洗為準(zhǔn)。建議采用每周一次在夜間停爐時(shí)對(duì)過(guò)熱器管進(jìn)行沖洗作業(yè)。過(guò)熱器管內(nèi)的積鹽一般都易溶于水，所以采取定期用潔凈水（最好除鹽水或蒸餾水）反洗過(guò)熱器管的方法將鹽垢洗掉。反沖洗的間隔時(shí)間，可根據(jù)爐子運(yùn)行的具體情況而定。具體操作是利用

8、一般鍋爐中過(guò)熱器出口集箱上接有的反沖洗管線，從過(guò)熱器出口集箱進(jìn)水，從定期排污閥排出，只要進(jìn)出口水的含鹽量基本上相等，就可認(rèn)為過(guò)熱器內(nèi)的鹽垢已被沖完4。（3）鍋爐設(shè)計(jì)文件中對(duì)鍋爐使用水質(zhì)應(yīng)做特別強(qiáng)調(diào)，簽訂合同時(shí)應(yīng)要求用戶選擇配備合理的水處理設(shè)備，確保水質(zhì)滿足鍋爐給水要求。（4）鍋爐啟停嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，提高設(shè)備維修力度，確保設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，減少啟停頻次5。（5）在鍋爐設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置中力求減小熱力偏差和水力偏差，還應(yīng)注意對(duì)耐熱鋼材的選擇和質(zhì)量控制。（6）盡可能保證額定參數(shù)運(yùn)行。特別避免低壓參數(shù)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。參考文獻(xiàn)1 吳循真. 一起過(guò)熱器管爆管事故的原因分析J.工業(yè)鍋爐，2002，（2）43-442 嚴(yán)鴻彬，徐荻萍. 一臺(tái)鍋爐的蒸汽過(guò)熱器爆管原因分析和預(yù)防對(duì)策初探J. 工業(yè)鍋爐，2002，（6） 53-563 朱才林. 工業(yè)鍋爐過(guò)熱器爆管原因分