（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司 浙江 315722）
摘要：本文通过对某发电有限责任公司两台超临界直流锅炉水冷壁爆管的各种情况的介绍，结合超临界直流锅炉的特性，总结了超临界直流锅炉水冷壁爆管的特点，对超临界直流锅炉水冷壁爆管进行了分析，有助于专业人员进行研究和借鉴。
关键词：超临界直流锅炉；水冷壁爆管；特点；防治
一、工程设备分析
某电厂HG－1962/25．4－YM3超临界直流锅炉，为一次再热、单炉膛、尾部双烟道、露天布置、固态排渣、全钢构架、II型锅炉。燃烧器采用低NOX轴向旋流燃烧器，前后墙布置、对冲燃烧。由于锅炉运行过程中，螺旋管段水冷壁与垂直管段水冷壁超温，所以分别在满负荷及低负荷时进行锅炉燃烧及制粉系统调整和测试，以查找原因，并制定水冷壁管壁温度调整策略
二、超临界锅炉的特点
所谓超临界锅炉，就是指运行参数超过临界点的锅炉，也就是主蒸汽压力高于临界压力（22.13MPa）的锅炉。它具有如下特点：
1、热效率高、热耗低。超临界机组比亚临界机组可降低热耗～2.5％，故可节约燃料，降低能源消耗和大气污染物的排放量。
2、超临界压力时水和蒸汽比容相同，状态相似，单相的流动特性稳定，没有汽水分层和在中间集箱处分配不均的困难，并不需要象亚临界压力锅炉那样用复杂的分配系统来保证良好的汽水混合，回路比较简单。
3、超临界锅炉水冷壁管道内单相流体阻力比亚临界汽包炉双相流体阻力低。
4、超临界压力下工质的导热系数和比热较亚临界压力的高。
5、超临界压力工质的比容和流量较亚临界的小，故锅炉水冷壁管内径较细，汽机的叶片可以缩短，汽缸可以变小，降低了重量与成本。
6、超临界压力直流锅炉没有大直径厚壁的汽包和下降管，制造、安装、运输方便。同时取消汽包而采用汽水分离器，汽水分离器远比亚临界锅炉的汽包小，内部装置也很简单，制造工艺也相对容易，相应地降低了成本。
7、启动、停炉快。超临界压力直流锅炉不存在汽包上下壁温差等安全问题，而且其金属重量和储水量小，因而锅炉的储热能力差，所以其增减负荷允许的速度快，启动、停炉时间可大大缩短。一般在较高负荷（80～100％）时，其负荷变动率可达10％/min。
8、超临界压力锅炉适宜于变压运行。
9、超临界压力锅炉的蓄热特性不及汽包炉，外界负荷变动时，汽温、汽压变化快而必须有相当灵敏可靠的自动调节系统，锅炉机组的自控水平要求也较高一些。
超临界锅炉优点很多，中国近几年在大力发展超临界锅炉。但是超临界锅炉也存在着一些不足：
1、超临界压力锅炉由于参数高，锅炉停炉事故的概率比亚临界多，降低了设备的可用率和可靠性。另外，超临界压力锅炉出现管线破裂和起动阀泄漏故障时影响较大。
2、超临界压力锅炉虽然热效率高，但锅炉给水泵、循环泵却要消耗较多的电耗，压力参数的提高又会增加系统的漏泄量，实际上对热效率的提高和热耗的减少都会有一定的影响。
3、超临界压力锅炉为了保证水冷壁和过热器的冷却，启动时要建立一定的启动压力和流量，为此要配置一整套专用的启动旁路系统，因而启、停的操作较复杂，热损失也大。
4、超临界直流锅炉水冷壁的安全性较差。直流锅炉的水冷壁出口处，工质一般已微过热，故管内会发生膜态沸腾，自然循环有自补偿特性，而直流炉没有这种特性，因此，直流炉水冷壁管壁的冷却条件较差，较易出现过热现象。
三、爆管实例分析
（1）长期过热爆管
由于超临界直流锅炉的压力参数高，管径一般较小，管壁较粗，因此其结构强度较高，因此与亚临界锅炉相比，其爆口张度明显较小，有可能判断为材质原因引起的爆管，应从破口附近是否有众多的平行于破口的轴向裂纹来加以辅助判断。
某公司#2锅炉发生爆管，爆口为纵向，在水冷壁管向火侧中部。向火侧壁厚减薄约1mm，外观上看无明显胀粗现象，无疲劳损伤。破口并不大，破口断裂面粗糙不平整，破口边缘是钝边，并不锋利，破口附近有众多的平行于破口的轴向裂纹，从爆口的形貌特征看为典型的长期超温爆管。
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金相组织分析及机械性能检验，外观检查未发现加工痕迹等原始缺陷；水冷壁向火侧存在减薄现象，内壁约有0.1mm氧化层；水冷壁向火侧珠光体球化4-5级，严重部位为5级，背火侧组织为F+P为轻度球化，泄漏开口处存在大量微观断续蠕变裂纹，这是长期过热所致。
（2）短期过热爆管
由于超临界直流锅炉的压力参数高，管径一般较小，管壁较粗，因此其结构强度较高，因此与亚临界锅炉相比，其短期过热爆口张度也明显较小，有可能判断为长期过热爆管，应从破口附近是否有相变组织来加以辅助判断。
以下为该炉的另一次爆管：
由于出现了淬火组织，可以判断其运行的温度超过了Acl温度，判断为短期过热爆管。
经检查其过热的原因为由于检修不当，将杂物调入水冷壁管内，堵塞水冷壁管，增大了介质阻力，造成水冷壁短期超温爆管。
（3）附焊件拉裂造成的撕裂爆管
2004年1月24日#1锅炉右侧斜坡两处泄漏，2月23日停运处理缺陷，水冷壁泄漏后机组运行约30天。停炉后检查发现在两根水冷壁管之间有长约1600mm鳍片焊接质量不良，在运行中第水冷壁鳍片根部发生开裂泄漏，并将相邻的水冷壁管呲伤，判断泄漏原因为水冷壁鳍片焊接不良所至。附焊件拉裂是引起锅炉“四管”爆漏的三大因素之一，也是引起金属设备事故的主要因素之一。设计结构不合理与安装施工工艺不当以及安装施焊缺陷，是引起附焊件拉裂的主要因素。所以对不合理的结构进行改造，加强检查，加强对附焊件施焊的质量监督，可有效地防止和减少附焊件拉裂所引起的爆泄事故。
四、超临界锅炉水冷壁爆管的分析和对策：
1、焊口问题
包括安装与制造焊口，三者中以制造焊口引起的爆漏为最多，主要是设备结构问题。其次是安装焊口，暴露的是管理方面的问题。再次是运行应力问题。检修焊口引起的泄漏与焊工责任性、检修位置困难或检修施焊工艺不当有关，是引起泄漏的主要原因。加强全过程管理，是保证质量的唯一方法与措施。
2、磨损问题
因磨损引起的“四管”泄漏，与结构设计有关。其次，检修质量，如防磨装置的设计与安装的合理性、防磨装置脱落与烧损、吹灰器安装、检修与投用不当等均会引起锅炉受热管子的磨损。因此锅炉设计结构力求合理，加强设备检查与整治，是降低设备磨损的有效方法。
3、附焊件拉裂和应力撕裂
附焊件拉裂是引起锅炉“四管”爆漏的三大因素之一，也是引起金属设备事故的主要因素之一。设计结构不合理与安装施工工艺不当以及安装施焊缺陷，是引起附焊件拉裂的主要因素。所以对不合理的结构进行改造，加强检查，加强对附焊件施焊的质量监督，可有效地防止和减少附焊件拉裂所引起的爆泄事故。
4、关于过热引起的爆泄问题
由于过热因素引起的爆泄占所有引起爆泄原因的第四位。主要发生在过热器、再热器、水冷壁管件上，亚临界锅炉以过热器为最多，而超临界锅炉以水冷壁为多。主要原因有设备结构问题，运行问题，以及工艺方面的问题等。设计结构与运行工况变化所引起管子过热，其影响是比较严重的。而由于施工工艺带进的缺陷如错用钢材、堵管等所引起的过热爆管则都是由于安装阶段管理不严所造成的，因而也是能够较容易控制的。因此要防止和减少过热爆管就必须做好以下工作：
1）改进不合理的设计结构，对不合理的结构进行改造。
2）加强运行管理，防止设备超温，查清超温原因，采取措施予以消除。
3）加强防爆检查，做好预防性检测，做好监视段割管各项试验。
4）将金属技术监督工作渗透到制造与安装阶段，加强对制造、安装阶段的质量跟踪监督工作，防止错用钢材与堵管情况发生。
五、结束语
常规运行方式下，锅炉燃用煤粉非常细，射流旋流强度最强，低负荷运行氧量较小，炉内燃烧剧烈，水冷壁换热强，不利于控制水冷壁管壁温度通过燃烧调整试验，掌握不同措施对水冷壁管壁温的影响，并据此制定锅炉燃烧调整策略，解决了水冷壁管壁超温问题。
参考文献：
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[4]曹晓威.超临界机组煤水比及汽压控制研究[D].华北电力大学,2014.
论文作者:刘传齐
论文发表刊物:《电力设备》2015年第10期供稿
论文发表时间:2016/4/26
标签：锅炉论文; 水冷论文; 超临界论文; 压力论文; 临界论文; 破口论文; 管壁论文; 《电力设备》2015年第10期供稿论文;