异物堵塞造成的高温过热器爆管分析

　　近年来,在锅炉运行过程中因联箱内异物堵塞造成的过热器爆管和受热面管子胀粗现象,是大容量锅炉“四管”爆漏的一个重要原因。对此,在安装阶段对受热面联箱进行内窥镜检查,查找并取出异物,是减少大容量及超(超)临界锅炉受热面超温爆管的主要手段。

　　1　高温过热器爆漏实例

　　1.1　实例1

　　2004年7月5日,某电厂4号DG1025/18.3-II14,W火焰燃烧,固态排渣锅炉高温过热器从右至左第16屏中从前往后数第3根管爆管,同时吹坏相邻的8根管子,导致停炉。该炉于2003年12月投入运行,其过热器出口压力17.5 MPa,温度为540℃,爆漏时已运行约2 000 h。爆漏管规格为d57 mm×8 mm,材质为12Cr2MoWVTiB(钢102)。爆口外观具有短时超温和长时超温的混合特征,表面粗糙,氧化皮明显。爆口附近的管子外壁有许多与破口方向一致的纵向裂纹,为长时超温的特征;同时爆口张口较大,呈喇叭状,破口边缘管壁减薄明显,为短时超温的特征。

　　现场检查发现,该屏中爆口所在的管子外壁有明显的氧化皮,相邻管子及相邻管屏的管子氧化皮不明显。测量爆破管、爆破管相邻管及相邻管屏的管子,发现只有爆破管胀粗明显,最大达d60 mm,其蠕变变形为5.3%。从爆口宏观特征和胀粗测量数据来看,疑有异物堵塞管子,初时堵塞不明显,后期堵塞较严重或完全堵死致使管子快速超温爆管。

　　后割开第16屏入口联箱进行内窥镜检查,发现铁片2块(图1)。较大的一块铁片宽约40 mm,长约220mm。

　　1.2　实例2

　　某电厂新建3号超临界600 MW机组DG1900/25.4-Ⅱ型变压直流本生锅炉,2006年12月4日高温过热器发生爆漏,爆口位置为第15屏前数第4根管(图2)。至爆漏时,锅炉已运行约3 000 h。爆口所在管子规格为d45 mm×7. 8 mm,材质为SA-213TP347/SA-213T91。爆口管及邻近管子颜色发生变化,胀粗较为明显。爆口发生在异种钢焊口上方的T91材质段,呈短时超温特征(图3).

　　该锅炉的高温过热器进口混合集箱在两端各设计一个手孔,割开手孔后用内窥镜进行检查,发现部分高温过热器进口集箱下部管屏涨粗和变色,集箱内部有尺寸远大于管孔的金属异物(图4),且位置在长约20m联箱的正中间。异物取出后是一块长约540 mm、宽约50 mm、厚约4 mm的扁钢,经光谱试验确定材质为碳钢(图5)。

　　1.3　实例3

　　2007年10月3日某厂1号超临界600 MW机组锅炉在168 h试运行期间高温过热器中间管屏发生短期过热爆管,经检查认为属典型的异物堵塞爆管,在高温过热器进口联箱内爆管管屏附近发现长约680 mm,宽40 mm,厚4 mm的铁条(图6),经光谱分析为碳钢。

　　2　爆管原因分析