刘序英 熊戈亮
国家电投集团江西电力工程有限公司景德镇分公司 江西 景德镇 333000
摘要：随着社会的发展人们对电能的依赖程度逐渐增加，火力发电厂在社会中扮演着愈来愈重要的角色，超临界锅炉作为火力发电厂的重要设备，其安全运行涉及金属、锅炉、化学等专业，与工作人员的操作水平有着密切联系。本文正是以超临界锅炉末级过热器爆管为研究内容，从停机检查出发，分析了导致超临界锅炉末级过热器爆管的原因，提出了防范超临界锅炉末级过热器爆管的措施，旨在为超临界锅炉的良好运行提供参考。
关键词：超临界锅炉；末级过热器；爆管；原因及措施
一、引言
某厂所采用超临界锅炉是哈尔滨锅炉厂自主研发的型号为600MW-HG-2210/25.4-YM的超临界锅炉，该型号的锅炉采用变压运行的模式，一次中间再热，二型布置；在结构上具有单炉膛、双烟道、全钢架、悬吊布局的特点。其采用了大气扩容式的启动系统，该系统没有循环泵结构，采用了六台中速磨煤机，其中五台同时工作，一台备用。主燃烧器位于墙壁上，每层的四只主燃烧器对应一台磨煤机。在运行的过程中二号机组超临界锅炉末级过热器出现爆管问题，下文将对其进行原因分析并提出相应的防范措施。
二、停机检查
1.宏观检查
在对二号机组进行停机处理、超临界锅炉冷却后，工作人员到二号超临界锅炉的折焰角上部进行检查，经检查发现超临界锅炉右侧的末级过热器出现爆管现象。爆管的破口位置处断面粗糙，断面的边缘为钝边，破口位置还有许多与破口方向相平行的裂纹。破口的具体位置在第30屏处，但在冲击作用下第29屏、第28屏、第27屏等均有不同程度的弯曲，根据宏观检查现象可以初步判断是超临界锅炉末级过热器爆管是由超温导致的。
2.爆管处材质检测
查看超临界锅炉的出厂说明书以及出厂图纸等相关资料得出爆管处的材质为SAZ13-TP347H材料，通过现场的光谱检测证实实际材质与说明书及图纸中的描述相符。同时，借助内窥镜对第30屏进行内部检查，检查结果表明第30屛内异物较少，清洁程度较高，因此可以排除内部异物堵塞导致爆管。
三、导致超临界锅炉末级过热器爆管的原因分析
1.氧化皮检测统计分析
该超临界锅炉在上次停机至本次停机期间累计运行一万六千小时，可以初步断定其末级过热器管道已形成了较为严重的氧化皮，基于以上分析需要对其末级过热器管道进行全面的氧化皮检查。通过对末级过热器不锈钢弯头检测发现在第27根弯头处有一定的氧化皮脱落，经过全面的检查、分析发现，有十四根管道的氧化皮脱落面积达到了管道面积的三分之一，因此需要对其进行割管处理；其余管道的氧化皮面积脱落小于管道面积的三分之一，需要借助专业设备进行驱除打散，从而减少氧化皮堆积，保障管道内蒸汽的流通以及热交换的顺利进行。通过分析氧化皮脱落量和堆积量发现，堆积的氧化皮量还不能达到堵塞管道导致爆管的程度，因此可以排除因氧化皮脱落导致爆管。
2.末级过热器偏差分析
通常来说，由末级过热器偏差导致的超临界锅炉末级过热器爆管主要有两种可能，一是由于蒸汽侧的流量偏差或工质流速低导致的热偏差，二是烟气侧导致的热偏差，烟气侧导致热偏差的因素较为复杂，如煤质变化、火焰中心上移、锅炉漏风等等。蒸汽侧热偏差主要是由于超临界锅炉的设计不合理导致的，不合理的结构导致在后期的使用过程中无法进行合理的流量分配。烟气侧热偏差是说炉膛出口截面附近的受热不均匀，当不均匀程度显著时将导致部分区域所承受的温度高于该部分区域所能承受的温度进而导致爆管现象。通过对爆管处结构进行分析发现，爆管处的温度偏差系数最大为1.4，此处的吸热方式为辐射吸热，还不能造成爆管现象，因此可以排除末级过热器偏差导致爆管。
3.末级过热器超温分析
对燃烧试验结果分析可知二号机组在运行的过程中存在严重的热偏差，其超临界锅炉的右侧温度明显高于左侧温度，本次超临界锅炉末级过热器爆管恰好发生在超临界锅炉的右侧，因此需要对30屛及其附近的其它屛进行超温统计，统计时间为上次停机至本次停机期间。在统计的过程中发现在30屛的第四根管壁上没有温测点，因此无法监视其是否发生超温。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但通过分析30屛整体发现，30屛在超过温度限值600摄氏度的累计时间是所有屛中最长的，累计次数也是最多的，其最高温也远高于其它屛，因此我们可以基本断定本次超临界锅炉末级过热器爆管现象是由末级过热器超温造成的。
在基本断定以后需要对末级过热器30屛进行实际温度的计算，吸热不均匀在很大程度上是由于燃烧器布置、运行不合理，燃料质量差等引起的。炉膛内的温度与烟道中受热面的位置有关，通常来说，烟道下部的热负荷要高于烟道上部，其中在炉膛，热偏差最大的位置出现在炉膛出口处。此外，由于过热器不同屛处于不同的烟道位置，因此各屛之间的温度是不同的。在计算的过程中取主蒸汽的额定温度为五百七十一摄氏度，考虑到因炉膛高度因素导致的不均匀系数可以得出炉膛管壁弯头处的外壁温度最高可达六百二十四摄氏度。
通过查看超临界锅炉的说明书并以末级过热器的蒸汽口为计算开始点，推算出末级过热器第30屛的温度六百四十一摄氏度已经远超允许的六百摄氏度极限值；同时，根据末级过热器第30屛氧化皮的检测结果可以得出该处的氧化皮是由于高温造成的，因此可以断定末级过热器爆管是由于长期高温造成的。
四、防范超临界锅炉末级过热器爆管的措施
在机组运行的过程中很少出现过末级过热器爆管现象，因此工作人员在该方面的相关经验会较少，在实际的操作中缺乏在管壁温度测试，氧化皮脱落推算，超温报警方面的概念和理论研究。在这样的背景下超临界锅炉在运行的过程中就极有可能存在这方面或是那方面的问题，如超温问题，长期的超温也就导致了末级过热器爆管现象的发生，在上文的原因分析中也验证了这一点。针对这样的现状，为使超临界锅炉更好的运行需要采取一定的措施进行防范，本文认为可以采取以下七大防范措施：
（1）超临界锅炉的壁温极限值为六百摄氏度，因此为防止在工作中达到或是接近六百摄氏度可以将超临界锅炉运行的极限温度控制在五百九十摄氏度以内，从而确保超临界锅炉在安全范围内运行。
（2）由于燃烧的过程中会出现一定的偏差值，在该偏差值可以控制之前可以从锅炉运行特点、热力学理论等方面出发对末级过热器出口的壁温进行优化。
（3）在运行的过程中要不断对燃烧状况进行调整，防止出现迅速的温度变化或是运行超温等现象，同时还要对末级过热器的各屛进行温度监控。
（4）在一些容易出现问题的区域如高温区域、易产生氧化皮的区域设置相应的热工测试点，同时对已有的热工测试点进行检查或更换确保热工测试点满足实际要求。
（5）定期的进行检查和考核，如开展绩效考察，根据各机组运行的实际指标进行机组间的评比，最终根据评比的成绩进行一定程度的奖罚以激励工作员工认真负责的工作。
（6）对于一些难以检查的区域由于现阶段还没有办法做到定期检查或是定期深入检查，因此可以在这些区域更换具有更强耐高温、抗氧化性能的材料，从而降低效果不大的检查的次数并保障超临界锅炉的安全、高效工作。
（7）坚持停机必查的原则，对出现过爆管现象或是容易出现缺陷的位置进行深入检查，对于存在问题的位置进行扩大范围的检查；同时，还要在检查的过程中对氧化皮进行清理，对氧化皮堆积量进行计算。
五、结束语
本文从氧化皮、末级过热器偏差、末级过热器超温等三个方面进行分析，经分析得出由于长期超温导致本次超临界锅炉出现末级过热器爆管；同时，通过分析我们可以看出超临界锅炉在多个方面均存在使用问题。因此，有关部门有必要加强对超临界锅炉的管理，采取一定的措施进行检测和预警以保证超临界锅炉的安全运行。
参考文献：
[1]翟德双,姜帆,付文龙.超临界锅炉末级过热器高温氧化腐蚀爆管分析及措施[J].上海电力,2009(2):155-158.
[2]黄伟,熊蔚立,徐湘沪,等.600MW超临界锅炉末级过热器爆漏原因分析[J].华电技术,2008,30(1):42-44.
[3]赵慧传,贾建民,陈吉刚,等.超临界锅炉末级过热器爆管原因的分析[J].动力工程学报,2011(1):69-74.
[4]冯强,黄香彬,魏铜生,等.SG2080/25.4-M969型锅炉末级过热器壁温超限原因分析及处理[J].热力发电,2011,40(10):85-87.
[5]成志红.超临界600MW机组锅炉末级过热器爆管原因分析及预防措施[J].热力发电,2011,40(7):81-83.
论文作者:刘序英,熊戈亮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/29
标签：锅炉论文; 超临界论文; 过热器论文; 偏差论文; 温度论文; 炉膛论文; 摄氏度论文; 《防护工程》2018年第15期论文;