鍋爐再熱器爆管現(xiàn)象及原因

    在煤粉鍋爐事故中，受熱面(水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、省煤器)的爆破.即“四管”爆破是最常見(jiàn)的事故，是鍋爐安全運(yùn)行的最大障礙。在諸受熱面中，過(guò)熱器及再熱器是工作溫度最高的受熱面。而再熱器內(nèi)流動(dòng)的再熱蒸汽不僅壓力低，而且蒸汽的質(zhì)量流速也較低，導(dǎo)致再熱器管壁的放熱系數(shù)很小(僅為過(guò)熱器的1/5)，對(duì)管壁的冷卻能力較差。管外又是高溫?zé)煔?，所處環(huán)境惡劣，使再熱器中管壁溫度與工質(zhì)溫度的溫差比過(guò)熱器的大，同時(shí)，工質(zhì)的比熱容小，使再熱器對(duì)熱偏差特別敏感，更易超溫。隨著煤粉鍋爐向大容量高參數(shù)發(fā)展，燃煤爐再熱器爆管現(xiàn)象發(fā)生日趨頻繁，甚至影響到鍋爐運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。因此，減少鍋爐爆管次數(shù)是提高鍋爐運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素。

    一、再熱器爆管事故的現(xiàn)象及危害

    再熱器爆管事故的主要現(xiàn)象有:

    (1)再熱器附近爐內(nèi)有蒸汽噴出聲。

    (2)嚴(yán)重時(shí)爐膛負(fù)壓下降或變成正壓。

    (3)爐墻、人孔等不嚴(yán)密處向外冒煙氣或蒸汽。

    (4)爆破點(diǎn)后煙道兩側(cè)有不正常的煙溫差且煙道負(fù)壓減小。

    (5)爆破點(diǎn)后再熱汽溫偏高，氣壓下降，汽輪機(jī)中壓缸汽壓下降。

    (6)省煤器積灰斗內(nèi)有濕的細(xì)灰。

    (7)引風(fēng)機(jī)電流增大等。

    爆管事故是造成電廠安全生產(chǎn)的最大威脅。當(dāng)管子爆破時(shí)，高溫、高壓汽水從爆破點(diǎn)噴出，不但要停爐限制電負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生人身傷亡，而且為防止爆管事故的發(fā)生，必須定期檢修，而每次檢修的費(fèi)用及因維修而帶來(lái)的停產(chǎn)都給企業(yè)帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失。為了確保各發(fā)電企業(yè)安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，了解爆管的原因和預(yù)防爆管事故的發(fā)生是非常必要的。

    二、再熱器爆管原因分析

    根據(jù)電廠鍋爐的運(yùn)行情況分析，再熱器爆管原因通常包括以下幾點(diǎn):

    (1)設(shè)計(jì)不合理。比如鋼材用錯(cuò)，或鋼材的耐熱裕度偏小，容易超溫，設(shè)計(jì)中熱偏差計(jì)算和受熱管的爐內(nèi)壁溫計(jì)算準(zhǔn)確性不高，特別是在蒸汽流量的偏差和各種輻射、對(duì)流吸熱偏差方面的計(jì)算與實(shí)際運(yùn)行時(shí)的工況相差較大，就會(huì)使偏差管的出口汽溫和壁溫大大超出正常值而造成爆管事故。

    (2)管內(nèi)積鹽結(jié)垢。由于化學(xué)監(jiān)督不嚴(yán)格，給水、鍋水處理不當(dāng)，排污不當(dāng)，造成鍋內(nèi)水大量含鹽。當(dāng)鍋爐負(fù)荷太大，汽壓突降，水位控制過(guò)高，汽水分離器效果差時(shí)，就使鍋內(nèi)之中大量鹽類物質(zhì)進(jìn)入到蒸汽中，使蒸汽品質(zhì)惡化，長(zhǎng)期運(yùn)行在這樣的工況下勢(shì)必造成再熱器管內(nèi)結(jié)垢積鹽，影響傳熱，使管壁超溫。

    (3)鍋爐啟動(dòng)升爐時(shí)操作不當(dāng)。如點(diǎn)火后未產(chǎn)生蒸汽前，升負(fù)荷過(guò)快，使再熱器進(jìn)口煙溫超過(guò)材料的允許溫度?；蛘?，由于啟動(dòng)初期，工質(zhì)的汽壓小，流速慢，換熱效果差，疏水、排汽進(jìn)行得不及時(shí)，極易發(fā)生超溫爆管事故。對(duì)于立式再熱器，在啟動(dòng)初期管道內(nèi)的積水未完全排出，若升爐加負(fù)荷過(guò)快，極易發(fā)生水塞，導(dǎo)致管道超溫。另外，啟動(dòng)后期升負(fù)荷階段，燃燒未調(diào)整至最佳狀態(tài)、燃燒中心偏高、熱偏差大、燃料量偏大等都會(huì)造成金屬壁面超溫。

    (4)爐內(nèi)燃燒工況不好。燃燒組織不合理，爐內(nèi)煙氣場(chǎng)和速度場(chǎng)不均勻、火焰偏斜等導(dǎo)致熱負(fù)荷不均勻，引起再熱器管熱負(fù)荷偏差而產(chǎn)生局部管壁超溫;運(yùn)行中鍋爐的煤粉著火點(diǎn)離燃燒器出口較遠(yuǎn)，爐膛火焰中心上移，從而導(dǎo)致?tīng)t膛出口煙溫升高，致使?fàn)t膛上部的輻射式再熱器管壁超溫;然料性質(zhì)的變化，尤其是水分和灰分增加時(shí)，燃料的熱值降低，須增加燃煤量，使汽溫升高，如果煤粉顆粒過(guò)粗，使得爐內(nèi)燃燒、燃盡速度減慢，著火延遲，則爐膛出口煙溫升高，相應(yīng)汽溫升高，造成管壁的金屬溫度上升。

    (5)對(duì)于四角切圓布置的燃燒器，在爐膛內(nèi)會(huì)產(chǎn)生螺旋上升的煙氣流，在爐膛出口處，煙氣仍有旋轉(zhuǎn)殘余，兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)較大煙溫偏差(煙溫偏差可達(dá)100℃以上)，由于煙溫差加大而導(dǎo)致煙道高溫處再熱器局部管子過(guò)熱。

    (6)再熱器結(jié)構(gòu)引起流量或熱負(fù)荷不均。設(shè)計(jì)再熱器聯(lián)箱進(jìn)出汽方式不同，會(huì)使并列管中的壓降不均勻，壓降小的管子流量也小，對(duì)管壁的冷卻能力下降，會(huì)造成再熱器局部管超溫爆管;對(duì)流再熱器管間的橫向節(jié)距不均勻，節(jié)距大的管間形成煙氣走廊，使該處的熱負(fù)荷增大，產(chǎn)生熱偏差導(dǎo)致管壁超溫。

    (7)積灰與結(jié)焦導(dǎo)致再熱器局部爆管。積灰層和熔渣有較強(qiáng)的腐蝕性，致使金屬被強(qiáng)烈腐蝕，管壁減薄而產(chǎn)生爆管;爐內(nèi)水冷壁積灰、結(jié)渣導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)傳熱惡化，造成爐膛出口煙溫偏高，使屏式再熱器局部管壁超溫，金屬?gòu)?qiáng)度降低而爆管。

    (8)管外腐蝕與磨損。高溫再熱器煙氣側(cè)溫度很高，煙氣和飛灰中的有害物與管金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成高溫腐蝕使管壁變薄;煙氣中還有大量的飛灰和未撇盡碳粒，流經(jīng)再熱器時(shí)會(huì)造成飛灰磨損。目前，隨著市場(chǎng)上煤炭供應(yīng)的緊張，電站鍋爐燃用煤質(zhì)越來(lái)越差，煙氣中飛灰含量越來(lái)越大，對(duì)受熱面的磨損急劇上升。另外，煙速越高，灰粒對(duì)管壁的撞擊力就越大，其結(jié)果將加速受熱面的磨損。一般發(fā)生在高溫再熱器下部彎頭位置及尾部受熱面長(zhǎng)時(shí)間受磨損而變薄的管壁，由于強(qiáng)度降低造成管子泄漏。除此之外，還有不科學(xué)的吹灰也會(huì)引起磨損，腐蝕與磨損會(huì)使管壁變薄，彌度降低，最終導(dǎo)致泄漏和爆破事故。

    (9)焊接使材料的合金成分貧化，導(dǎo)致使用超溫;焊接接頭裂紋、未熔合、根部未焊透、氣孔、夾渣、焊瘤、余高等使焊縫在介質(zhì)內(nèi)壓作用下產(chǎn)生宏觀裂紋而貫穿受熱面管壁導(dǎo)致爆漏事故或出現(xiàn)冷卻障礙而超溫。

   (10)啟動(dòng)前酸洗不合理，酸洗(水沖洗)和吹管的動(dòng)力不勻，酸洗后的雜質(zhì)如藥渣、銹垢、鐵屑等雜物積存在屏式再熱器及低流速區(qū)管內(nèi)(接近出口的再熱器聯(lián)箱底部U形彎管內(nèi))，引起管子通道堵塞，使管內(nèi)工質(zhì)流通不暢，造成管段短期過(guò)熱變形、爆管。