異物堵塞造成長期超溫爆管案例分析

   異物堵塞造成長期超溫爆管案例分析

    一、概述

某熱電有限責(zé)任公司4號(hào)爐系東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG670/13.7 - 19型超高壓一次再熱自然循環(huán)煤粉爐，單爐膛，四角切圓燃燒，平衡通風(fēng)，露天布置，固態(tài)排渣。高溫過熱器設(shè)計(jì)為單“U”形蛇型管組，屬對(duì)流吸熱，與煙道順流布置，沿妒寬布置49排管排，采用兩級(jí)噴水減溫，第一級(jí)減溫器布置在大屏與后屏之間，第二級(jí)布置在后屏與高過之間與其設(shè)備技術(shù)規(guī)范參數(shù)如表3-8所示。

二、爆管事故判斷

1.過熱器爆管

該熱電有限責(zé)任公司4號(hào)爐于2005年1月19日點(diǎn)火，機(jī)組整套啟動(dòng)，伴油運(yùn)行，高壓加熱器未投，機(jī)組長期處于中偏低負(fù)荷狀態(tài)，爐膛出口煙溫一直在1050℃以內(nèi)，2005年2月1日20 : 00，鍋爐負(fù)荷為335. 8 t/h。

(1)機(jī)組在升負(fù)荷過程中，發(fā)現(xiàn)汽機(jī)補(bǔ)給水量不足，當(dāng)時(shí)除鹽水補(bǔ)給量為60t/h。隨后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查(當(dāng)時(shí)排污量比較大)，關(guān)閉爐側(cè)定連排，但仍有20~30 t/h主給水加減溫水和蒸汽流量的差異。

(2)查看兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)電流，已達(dá)到滿負(fù)荷時(shí)的電流，且在歷史曲線中爐膛負(fù)壓有一次明顯冒正曲線(爐膛負(fù)壓一直在投自動(dòng))，隨后引風(fēng)機(jī)電流逐步增大至128A.而兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)電流在此前后沒有變化，電負(fù)荷、爐膛氧量基本沒變化，說明燃燒量也沒有變化。

(3)隨后對(duì)全爐每個(gè)人孔進(jìn)行聽音檢查，發(fā)現(xiàn)后屏過熱器與高溫過熱器之間人孔門處有汽流聲音，而高溫過熱器右前比左前煙溫低20℃。由以上三點(diǎn)可以判斷為過熱器爆管。

2.停爐檢查

停爐檢查發(fā)現(xiàn)，高溫過熱器右數(shù)第13排、爐前往后數(shù)第4根下部彎頭處爆管。該彎頭在汽流反作用力下沖至第11排，沖刷導(dǎo)致第11排2根管子爆漏，并沖刷第10~14排共計(jì)15根過熱器管(規(guī)格為42mm X 5. 5mm)減薄，該區(qū)域12根水冷壁管(規(guī)格為60rnm X 6. 5mm)減薄(最薄處為1.8mm)，第13排爆管的管道爆口以上2m處脹粗至45mm，第10~14排均有不同程度的脹粗，但均小于43mm，其他管子未發(fā)現(xiàn)脹粗。2005年2月8日，對(duì)過熱器進(jìn)出口聯(lián)箱開手孔進(jìn)行檢查，第一次用內(nèi)窺鏡檢查，發(fā)現(xiàn)該爆管與其他管座處的陰影明顯不同，后用內(nèi)窺鏡綁在彎制圓鋼上伸入聯(lián)箱內(nèi)檢查(當(dāng)時(shí)未對(duì)爐內(nèi)向下的開口管子封閉)，未發(fā)現(xiàn)異物。

三、原因分析

1.材料分析

高溫過熱器設(shè)計(jì)為下部彎頭及以上l0m處標(biāo)點(diǎn)為SA -213 –MT91,爆管位于下部彎頭外側(cè)。經(jīng)爆管的光譜分析，管材為T91，不存在錯(cuò)用管材的問題;彎管處厚度均大于4. 8mm減薄量小于15%,彎頭質(zhì)量是合格的。如果高溫過熱器錯(cuò)用管材將會(huì)導(dǎo)致高溫過熱器大面積爆管。

2.燃燒調(diào)整分析

本爐設(shè)計(jì)煤低位發(fā)熱量為19580kJ/kg，實(shí)際然燒煤為15000kJ/kg左右。由于煤質(zhì)差燃燒調(diào)整困難，火焰中心易上移，高壓加熱器未投入，給水溫度長期在155℃左右，這些都可能導(dǎo)致煙溫超過設(shè)計(jì)值。爐膛出口煙溫最高時(shí)達(dá)1016℃，但仍低于設(shè)計(jì)值(1064. 5℃)。運(yùn)行中高溫過熱器前左右煙溫均低于850℃(設(shè)計(jì)為1035. 2℃) ,爆管時(shí)高溫過熱器前右煙溫為734℃，前左煙溫為754℃。從以上數(shù)據(jù)看出，由于運(yùn)行調(diào)整得當(dāng)，煙溫控制均在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，過熱器不存在煙溫超限的問題。

3.管子局部超溫分析

鍋爐一級(jí)減溫水流量額定負(fù)荷下設(shè)計(jì)為11.87t/h，實(shí)際最大流量為9 t/h。本次最大負(fù)荷時(shí)減溫水也只投入了7 t/h，二級(jí)減溫水設(shè)計(jì)為6. 39 t/h，實(shí)際最大流量為8t/h。本次最大負(fù)荷時(shí)一級(jí)減溫水也只投入了7 t/h，過熱器壁溫不存在超溫報(bào)警。主蒸汽溫度基本控制在545℃以內(nèi)，減溫水能夠滿足汽溫調(diào)整的需要。

由爆管前后運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，高過壁溫測(cè)點(diǎn)共有22點(diǎn)(安裝有測(cè)點(diǎn)的管排分別為右往

左數(shù)第4排、第9排、第14排、第19排、第22排、第25排、第28排、第31排、第36排、第41排、第46排，第13排管子沒有壁溫鍘點(diǎn))，測(cè)點(diǎn)在爐外管壁處，從鍋爐點(diǎn)火到發(fā)現(xiàn)過熱器泄漏，共有2個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn)12次超過規(guī)程允許值(570℃，系鍋爐廠提供的數(shù)據(jù))，越限幅度最大為11℃，平均越限5℃ ,最長持續(xù)時(shí)間4min,所有點(diǎn)超溫累計(jì)時(shí)間為20min，其中第22點(diǎn)(右數(shù)第4排)越限6次，時(shí)間集中在2月1日之前，第20點(diǎn)(右數(shù)第14排，緊鄰爆破管)越限6次，時(shí)間集中在2月1日之后。鍋爐高溫受熱面管件的強(qiáng)度計(jì)算壁溫與最高壁溫之差可達(dá)50℃，高溫過熱器T91計(jì)算壁溫為571℃，對(duì)應(yīng)的爐外運(yùn)行控制溫度為570℃(參見《火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)手冊(cè)》、鍋爐說明書、受壓元件強(qiáng)度校核計(jì)算書)，現(xiàn)爐外介質(zhì)溫度超出11℃，實(shí)際計(jì)算壁溫也相應(yīng)提高11℃，則爐內(nèi)最高壁溫可達(dá)632℃(571 + 11 +50)，仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于T91的允許管壁最高溫度650℃，即相鄰管子并不存在長期超溫的現(xiàn)象。

從爆破口的形狀看，破口較小且為鈍邊，屬長期超溫爆管。其脹粗明顯大于其他管子，說明該管在爆破前已經(jīng)歷了一個(gè)超溫脹粗的過程，而相鄰的管子有小的脹粗，原因是爆管后蒸汽流量減少所致。高溫過熱器爆口處材質(zhì)為SA - 213 - MT91，該材料的允許管壁最高溫度為650℃，脹粗爆管說明該管子在爆管前實(shí)際運(yùn)行溫度己超過650℃，屬于局部管子超溫。見圖3 -7、圖3 -8。

    4．沖刷磨損分析

長時(shí)間燃用較差的煤質(zhì)會(huì)加劇管材磨損，也會(huì)造成大面積爆管。但本爐從點(diǎn)火到爆管運(yùn)行約240h(時(shí)間很短)，長期負(fù)荷60 ~140MW,瞬間達(dá)180MW，處于一種中偏低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，且高溫過熱器共有49排管，每排共6個(gè)回路，爆管處位于右數(shù)第13排，屬爐右偏中位置，前往后第4個(gè)回路，單根爆管，經(jīng)測(cè)試，其他管屏并未減薄。此次運(yùn)行過程中煤粉細(xì)度測(cè)試結(jié)果為:甲磨煤機(jī)煤粉細(xì)度20%，乙磨煤機(jī)煤粉細(xì)度23%，均在合格范圍內(nèi)，不存在沖刷磨損的情況。而從其他管子的破口看。屬高溫過熱器爆管后沖刷管壁所致，見圖3 -9。

5.部分結(jié)焦分析               

有些爆管是由于部分結(jié)焦引起局部超溫所致。此次進(jìn)行爐內(nèi)檢查并未發(fā)現(xiàn)結(jié)焦，所以不存在結(jié)焦引起局部超溫的情況。

6.運(yùn)行過程中長時(shí)間超溫分析

高壓加熱器未投入運(yùn)行，減溫水流量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，煤質(zhì)較差，這些均可能引起過熱器超溫;但從過熱器壁溫的監(jiān)視數(shù)據(jù)看，壁溫并未超出規(guī)程要求，說明此因素不能成為此次爆管的原因。

7.異物堵塞分析

高溫過熱器共有49排管，每排6個(gè)回路，爆管處位于右數(shù)第13排，前往后第4個(gè)回路，該位置很難形成高溫?zé)煔饬?，不屬于特殊監(jiān)視位置。局部管超溫而相鄰管不超溫，說明工質(zhì)對(duì)管子冷卻不夠，存在節(jié)流，管內(nèi)有異物堵塞，堵塞點(diǎn)位于與聯(lián)箱接合處或下部彎頭處。

綜上所述.本次過熱器爆管是由于管內(nèi)異物堵塞節(jié)流后引起的長時(shí)間超溫脹粗所致。