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锅炉再热器爆管现象及原因

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发表时间:2023-01-17 14:00

太原锅炉集团有限公司(太原锅炉厂)技术

   在煤粉锅炉事故中,受热面(水冷壁、过热器、再热器、省煤器)的爆破.即“四管”爆破是最常见的事故,是锅炉安全运行的最大障碍。在诸受热面中,过热器及再热器是工作温度最高的受热面。而再热器内流动的再热蒸汽不仅压力低,而且蒸汽的质量流速也较低,导致再热器管壁的放热系数很小(仅为过热器的1/5),对管壁的冷却能力较差。管外又是高温烟气,所处环境恶劣,使再热器中管壁温度与工质温度的温差比过热器的大,同时,工质的比热容小,使再热器对热偏差特别敏感,更易超温。随着煤粉锅炉向大容量高参数发展,燃煤炉再热器爆管现象发生日趋频繁,甚至影响到锅炉运行的安全性与经济性。因此,减少锅炉爆管次数是提高锅炉运行可靠性和经济性的关键因素。

    一、再热器爆管事故的现象及危害

    再热器爆管事故的主要现象有:

    (1)再热器附近炉内有蒸汽喷出声。

    (2)严重时炉膛负压下降或变成正压。

    (3)炉墙、人孔等不严密处向外冒烟气或蒸汽。

    (4)爆破点后烟道两侧有不正常的烟温差且烟道负压减小。

    (5)爆破点后再热汽温偏高,气压下降,汽轮机中压缸汽压下降。

    (6)省煤器积灰斗内有湿的细灰。

    (7)引风机电流增大等。

    爆管事故是造成电厂安全生产的最大威胁。当管子爆破时,高温、高压汽水从爆破点喷出,不但要停炉限制电负荷,严重时会发生人身伤亡,而且为防止爆管事故的发生,必须定期检修,而每次检修的费用及因维修而带来的停产都给企业带来大的经济损失。为了确保各发电企业安全、稳定生产,了解爆管的原因和预防爆管事故的发生是非常必要的。

    二、再热器爆管原因分析

    根据电厂锅炉的运行情况分析,再热器爆管原因通常包括以下几点:

    (1)设计不合理。比如钢材用错,或钢材的耐热裕度偏小,容易超温,设计中热偏差计算和受热管的炉内壁温计算准确性不高,特别是在蒸汽流量的偏差和各种辐射、对流吸热偏差方面的计算与实际运行时的工况相差较大,就会使偏差管的出口汽温和壁温大大超出正常值而造成爆管事故。

    (2)管内积盐结垢。由于化学监督不严格,给水、锅水处理不当,排污不当,造成锅内水大量含盐。当锅炉负荷太大,汽压突降,水位控制过高,汽水分离器效果差时,就使锅内之中大量盐类物质进入到蒸汽中,使蒸汽品质恶化,长期运行在这样的工况下势必造成再热器管内结垢积盐,影响传热,使管壁超温。

    (3)锅炉启动升炉时操作不当。如点火后未产生蒸汽前,升负荷过快,使再热器进口烟温超过材料的允许温度。或者,由于启动初期,工质的汽压小,流速慢,换热效果差,疏水、排汽进行得不及时,极易发生超温爆管事故。对于立式再热器,在启动初期管道内的积水未完全排出,若升炉加负荷过快,极易发生水塞,导致管道超温。另外,启动后期升负荷阶段,燃烧未调整至最佳状态、燃烧中心偏高、热偏差大、燃料量偏大等都会造成金属壁面超温。

    (4)炉内燃烧工况不好。燃烧组织不合理,炉内烟气场和速度场不均匀、火焰偏斜等导致热负荷不均匀,引起再热器管热负荷偏差而产生局部管壁超温;运行中锅炉的煤粉着火点离燃烧器出口较远,炉膛火焰中心上移,从而导致炉膛出口烟温升高,致使炉膛上部的辐射式再热器管壁超温;然料性质的变化,尤其是水分和灰分增加时,燃料的热值降低,须增加燃煤量,使汽温升高,如果煤粉颗粒过粗,使得炉内燃烧、燃尽速度减慢,着火延迟,则炉膛出口烟温升高,相应汽温升高,造成管壁的金属温度上升。

    (5)对于四角切圆布置的燃烧器,在炉膛内会产生螺旋上升的烟气流,在炉膛出口处,烟气仍有旋转残余,两侧会出现较温偏差(烟温偏差可达100℃以上),由于烟温差加大而导致烟道高温处再热器局部管子过热。

    (6)再热器结构引起流量或热负荷不均。设计再热器联箱进出汽方式不同,会使并列管中的压降不均匀,压降小的管子流量也小,对管壁的冷却能力下降,会造成再热器局部管超温爆管;对流再热器管间的横向节距不均匀,节距大的管间形成烟气走廊,使该处的热负荷增大,产生热偏差导致管壁超温。

    (7)积灰与结焦导致再热器局部爆管。积灰层和熔渣有较强的腐蚀性,致使金属被强烈腐蚀,管壁减薄而产生爆管;炉内水冷壁积灰、结渣导致炉内传热恶化,造成炉膛出口烟温偏高,使屏式再热器局部管壁超温,金属强度降低而爆管。

    (8)管外腐蚀与磨损。高温再热器烟气侧温度很高,烟气和飞灰中的有害物与管金属发生化学反应造成高温腐蚀使管壁变薄;烟气中还有大量的飞灰和未撇尽碳粒,流经再热器时会造成飞灰磨损。目前,随着市场上煤炭供应的紧张,电站锅炉燃用煤质越来越差,烟气中飞灰含量越来越大,对受热面的磨损急剧上升。另外,烟速越高,灰粒对管壁的撞击力就越大,其将加速受热面的磨损。一般发生在高温再热器下部弯头位置及尾部受热面长时间受磨损而变薄的管壁,由于强度降低造成管子泄漏。除此之外,还有不科学的吹灰也会引起磨损,腐蚀与磨损会使管壁变薄,弥度降低,最终导致泄漏和爆破事故。

    (9)焊接使材料的合金成分贫化,导致使用超温;焊接接头裂纹、未熔合、根部未焊透、气孔、夹渣、焊瘤、余高等使焊缝在介质内压作用下产生宏观裂纹而贯穿受热面管壁导致爆漏事故或出现冷却障碍而超温。

   (10)启动前酸洗不合理,酸洗(水冲洗)和吹管的动力不匀,酸洗后的杂质如药渣、锈垢、铁屑等杂物积存在屏式再热器及低流速区管内(接近出口的再热器联箱底部U形弯管内),引起管子通道堵塞,使管内工质流通不畅,造成管段短期过热变形、爆管。




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