摘要：对于我国第一代超临界600MW机组锅炉末级过热器T23、T91 、TP347H 管材具体使用情况的了解，我们可以证明锅炉末级过热器管材能否正常的为其提供服务主要原因取决于蒸汽是否氧化，对于此类状况的发生，在进行管材抗氧化设计时的选材是尤为重要的，在对T23钢管进行使用时，应该把壁温设置在小于570℃，T91钢管使用过程中，最高壁温应设置在小于600℃，当壁温过高时，通过内壁喷丸处理的TP347H钢管或者是细晶TP347HFG 钢管是最佳的选择对象。
关键词：超临界；600MW机组；锅炉末端；预防措施
引言：众观全球国民经济的快速发展，现阶段能源紧缺问题成为世界瞩目的重要课题。每一个国家都在努力探索寻找有效的方式进行资源的开发和利用，我们国家也在这方面采取了积极的措施，我国针对超临界600MW机组锅炉的制造就下了很大的功夫，本篇文章通过对上海锅炉厂有限公司（上锅）、东方锅炉股份有限公司（东锅）、哈尔滨锅炉厂有限责任公司（哈锅）三个锅炉末级过热器的选材，爆管情况及预防措施做出了说明，希望可以有效的提高锅炉的使用效率，节约成本投入，促使600MW机组锅炉可以正常运行。
一、上锅、东锅、哈锅末级过热器管选材特点分析
上锅锅炉末级过热器位于水平烟道尾部，与烟气成逆流布置，沿炉膛宽度方向排列82片管屏，管排横向节距244ｍｍ，管子纵向节距76.2ｍｍ。每片管屏由12根管子并联绕制而成，总计984根管子，管子规格和材料分别D38.1mm×7.06ｍｍ、D38.1ｍｍ×7.96ｍｍ、D38.1ｍｍ×9.03ｍｍ，T23、T91、TP347H。末级过热器未采用节流圈，依靠变换管径和材料选用等级来控制热偏差和满足材料强度要求，因此管屏材料种类，尤其规格较多。
东锅锅炉末级过热器由位于折焰角上方的１组悬吊受热管组成，沿炉宽方向布置31片，管排横向节距 609.6mm，管子纵向节距57ｍｍ，每片管屏由20根管子并联绕制而成，炉内受热面管材料均为TP347H。管屏内外圈管采用不同的规格，最外圈管规格D50.8mm×8.9mm，其余管规格D45ｍｍ×7.8ｍｍ。
哈锅锅炉末级过热器位于折焰角上方，沿炉宽方向共排列30片管屏，管屏横向间距690ｍｍ，每片管组由20根管子绕制而成，入口段管子为d44.5ｍｍ×7.5ｍｍ、T91，底部和出口段管子为D44.5ｍｍ×7.5ｍｍ、TP347H。上锅锅炉把T23钢管用于末级过热器冷段、热段入口及部分弯头部位。依据蠕变断裂强度及许用应力进行设计选材时，T23 钢的最高使用温度为593℃。
二、东锅、哈锅及上锅的末级过热器爆管原因分析
上述锅炉厂所生产的600MW机组锅炉，在应用中发生的末级过热管爆炸位置虽然有所不同，但对其爆炸原因进行总结分析，其末级过热器锅炉爆炸的原因却比较相似。笔者对三家锅炉厂生产的600MW锅炉末级过热管爆炸现象进行总结研究，600MW机组锅炉末级过热管爆炸的原因主要有以下方面。
1、长期过热
由于锅炉末级过热管材料的性能限制，其允许的过热温度和持续时间有着定性的要求。但在具体600MW锅炉的应用中，却经常发生末级过热管壁过热的现象。这种现象虽然在短时间内不会带来爆炸的危险，但由于长期过热导致过热管壁变薄，薄弱的部位材料失去强度和韧性后，很容易发生爆炸。这种因长期过热导致的爆炸，一直是600MW锅炉爆炸的常见原因，其长期过热爆炸主要表现为高温蠕变、氧化裂纹、氧化减薄三种类型，其中高温蠕变和氧化裂纹主要发生于末级过热器的受热向火面，而氧化减薄则多发生于再热器中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2、短时过热
如果过热器管壁在工作中，短期承受的热量超限于材料的受热极限，也会造成爆炸，这种爆炸现象被成为短时过热爆炸。短时过热爆炸常发生于向火面，这是由于向火面在锅炉工作中需要直接承受热力，一旦热量超限，则会导致材料耐热性超限，导致爆炸。
3、汽测氧化腐蚀
汽测氧化腐蚀是由于过热管内部水的PH变化，导致管体在电化学腐蚀的作用下辨别导致的。电化学腐蚀作用比较难以察觉，一旦汽侧氧化腐蚀导致管壁过薄，在受热后就容易发生爆炸。
4、热疲劳
热疲劳主要发生于管子的高热流区域，是由于锅炉反复启停导致的。导致热疲劳产生的直接原因是热应力和振动，金属疲劳后，在热量超限后就会发生爆炸。
三、超临界600MW机组锅炉末级过热器爆管预防策略
找准600MW锅炉末级过热器爆管的原因，我们就能够采取一定的措施，来降低过热管爆炸发生的几率。为了降低600MW锅炉末级过热器管爆炸的几率，首先要防长期过热，预防长期过热，能够确保过热管始终处于安全受热下，从而降低过热器高温蠕变的发生，并降低管体裂纹出现概率，避免管壁在过热下变薄爆炸。其次，要预防短时过热，短时过热的预防可以通过增加过热面的面积，并做好管内异物清理来实现。再次，要预防汽测氧腐蚀作用，尽量避免管内流体PH反复变化，在锅炉使用前就进行化学处理，使锅炉过热管内部形成保护膜。最后，要加强热疲劳的预防，才去适当的措施，避免锅炉的启停频率，降低机械振动的影响。也可以通过调整运行参数，来降低锅炉启停中降温的幅度。
四、防止锅炉末级过热器爆管的具体措施
（1）需要注意的是在进行联箱和管道清理时，一定要加强对异物的清扫力度，从而避免因为异物堵塞管道和联箱造成末级过热爆管的发生。
（2）要将汽温及金属壁温控制在一定的范围内避免超温现象的产生，尽量使氧化皮减少生成的速度。高温过热器出口的汽温最好小于575℃，壁温最好小于590℃；屏式过热器出口气温最好小于530℃，壁温最好小于600℃；高温再热器出口汽温最好小于 573 ℃，壁温最好小于 600 ℃。
（3）在锅炉运行过程中，尽量避免工作状况有明显的大幅度变化，这样可以避免氧化皮慢慢的开裂以及避免最终导致脱漏。当机组在正常运行状态下，升降负荷应该小于10 MW/min，当升降负荷在 300-600MW时，要保持出口气温的额定值分别是屏过 530 ℃，高过 571 ℃，高再 569 ℃，一旦升降负荷导致以上温度的波动大于5 ℃ /min，就应该逐步的使升降负荷的速率降低，最终使其停止。等到汽温稳定以后再恢复运行。此外，还可以尽可能的采用滑参数停炉方式，当我们停炉之后对冷炉速度进行操控，以避免氧化皮大量的脱落。
（4）还可以采用高等级的钢种取代SA213 -TP347H（粗晶粒钢种），例如在超超临界机组上应用的SA213-TP347HFG（超细晶粒钢种），此类钢种即拥有同等的高温强度，又具更备更强的抗高温氧化的性能。
结束语：由此可见，超临界600MW机组锅炉末级过热器爆管原因主要是由于锅炉内壁氧化膜的厚度增厚，导致壁温升高造成爆管现象的产生；当内壁氧化膜增厚时，在机组快速运行时就会比较容易脱落，造成管道堵塞，最终导致气温升高，爆管现象极易发生。所以我们一定要从根源入手，及时清理管道和箱体，控制汽温和壁温，避免氧化膜的大量产生及脱落，利用科学的方式对超临界600MW机组锅炉末级过热器爆管 现象进行预防，最终使锅炉能够正常运行，为社会提供最优质的的服务。
参考文献
[1] 康蕊林. 锅炉末级过热器管开裂原因分析[J]. 宁夏电力. 2012（06）
[2] 李健，刘芳柱. 锅炉末级过热器在同一位置频繁爆管原因分析及预防[J]. 热能动力工程. 2014（04）
[3] 刘晓军，肖丽峥. 末级过热器壁温超限分析[J]. 华电技术. 2010（08）
论文作者:徐欢涛
论文发表刊物:《电力技术》2016年第11期
论文发表时间:2017/3/2
标签：锅炉论文; 过热器论文; 机组论文; 原因论文; 管壁论文; 材料论文; 钢种论文; 《电力技术》2016年第11期论文;