末级过热器爆管在超临界600MW机组锅炉中发生的原因和防范措施

贾晋龙

国网能源电力检修工程有限公司

末级过热器爆管在超临界600MW机组锅炉中发生的原因和防范措施

贾晋龙

国网能源电力检修工程有限公司

目前，超临界600MW机组已经成为了火力发电的主流。但与此同时，数目巨多的锅炉末级过热器爆管事故对电厂的运行造成很大的障碍。因此，本文将首先对超临界600MW机组锅炉服役现状和构造进行简介，并通过对于多个600MW机组锅炉爆管的案例进行分析，得出锅炉爆管的原因，最后提出几点防护措施，希望可以降低安全事故的产生。

末级过热器；超临界600MW机组锅炉；爆管

超临界600MW机组是电厂发电的主力机型。其中中国国产第一代超临界600MW机组其构造和材料性能的分析将对我们对锅炉爆管现象的研究具有重大的指导意义。而国产第一代超临界锅炉制作公司主要以东方锅炉厂有限公司、哈尔滨锅炉厂有限公司、上海锅炉厂有限公司为主。

一、锅炉末级管器材服役现状及构造简介

（一）锅炉末级管器材服役现状

据不完全统计数据表明，在运行8000h~15000h后东锅、哈锅会逐渐出现末级过热器TP347H钢管的下弯头发生内壁氧化膜脱落的堆积的现象，进而进一步增大了管子因为短时过热而出现超临界600MW机组锅炉末级过热器爆管的现象。大多发生在锅炉启动的10~48h内。而上锅在运行仅仅6000~10000H内时级过热器T23钢管的下弯头发生内壁氧化膜脱落的堆积的现象，导致了出现管子因为短时过热而出现超临界600MW机组锅炉末级过热器爆管的事故。在运行达到28000h时，又会出现末级过热器T91钢管内壁氧化膜增厚的现象，或者出现内壁氧化膜脱落的堆积导致管子因为短时过热而出现锅炉末级过热器爆管的现象。

（二）锅炉末级管器材构造简介

东锅、哈锅的末级过热器大量使用了TP347H钢管，而且设计满足末级过热器管屏布置在折焰角上方，受辐射热影响很大，因为管内膜生长和剥落易产生末级过热器爆管。在上锅中仅一圈使用TP347H钢管，末级过热器管屏布置在水平烟道的尾部，不大容易受到辐射的影响。氧化膜生长和剥落造成的爆管概率较小。

二、末级过热器爆管在超临界600MW机组锅炉中发生的原因

（一）长期过热

过热器管壁的温度长期大于被允许的合适温度却又低于材料能够承受的极限温度时候，过热时间增长会导致过热管壁厚变薄，最后在最薄的部位发生爆管现象，这种现象就被称为长期过热。

在长期过热导致的爆管现象中主要分为三种类型：1、高温蠕变型，2、氧化裂纹型，3、氧化减薄型。前两种多发生在末级过热器的向火面，后者则多发再热器中。

（二）短时过热

在极短的时间内，过热器管壁的温度大于材料能够承受的极限温度的时候，造成材料降低进而导致在压力作用下爆管的现象被称为短时过热。由于其本身的特性，短时过热多发生在能够直接与火焰接触的向火面与受到热辐射最为严重的过热器受热面。

（三）汽测氧腐蚀

水中的氧含量和PH值发生变化时会使得因为腐蚀导致爆管的现象被称为汽测氧腐蚀。由于氧本身的去极化特性，在电化学的作用下，管内的钝化膜会发生破裂的现象形成腐蚀介质，最后再循环应力的情况下发生爆管。

（四）热疲劳

锅炉反复启停的状态下会导致热应力和振动的产生最后引起交变力而出现的疲劳损坏的现象被称为热疲劳。热疲劳主要发生在管子高热流区域的外表面。其原因是腐蚀后，热超温导致强度降低。

三、超临界600MW机组锅炉末级过热器爆管防范措施

（一）管材升级改造建议

考虑到管材抗蒸汽氧化的特性，对于T23钢管来说，最高使用壁温应控制在570摄氏度以内，T91钢管则最嗨控制在600摄氏度以内。在600摄氏度以下的臂下弯头部位应该使用奥氏体不锈钢，而温度范围在600~640时最好选用TP347H钢材，但是都必须经过内壁喷丸处理。对于过热较快的下弯头检测要选用速度快的磁性检测。同时，管外径应该是管平最内圈的曲率的1/3.

(二）预防过热器爆管策略

1.预防长期过热

在预防长期过热中，必须对于末级过热器长期过热的类型区分才能起到有效的预防作用。对于高温蠕变型来说，要注意的是改进末级过热器受热面积，防止局部过热的产生。

2.预防短时过热

短时过热的处理方法与在长期过热中的高温蠕变型的预防极其相似。最重要的都是通过对于过热面和异物清理来降低导致局部受热的可能性。

3.预防汽测氧腐蚀

对于预防汽测氧腐蚀来说，防止氧化和注意停炉保护是重中之重。在锅炉一开始启动时要进行化学处理，消除异物，进而在锅炉内部形成氧化膜。同时还要注意对于水的ph值的检测。

4.预防热疲劳

一旦产生交变应力的次数过多，会使得锅炉末级管热疲劳的概率明显增大。因此，对于交变应力频繁的构建地区必须采取适当措施。避免锅炉的频繁启停，机械的强力振动。或者可以通过改变和调整运行参数，降低温度变化幅度。

结语

对于过热器爆管的研究对我国的火力发电来说具有非常重要的意义。一方面我们应该进一步加强对锅炉的性能改进，日常的安全维护，另一方面我们更应该做好防范措施，对于锅炉进行实施监控，加大巡视的力度。只有这样，我们才能从真正意义上降低超临界600MW机组锅炉末级过热器爆管的现象发生的概率。

[1]赵慧传,孙标,杨红权,等.超临界600MW机组锅炉末级过热器管材服役现状分析及改造建议[J].热力发电,2013,42(1).

[2]岳海鹏.600MW超临界机组锅炉过热器爆管原因及预防分析[J].中国科技纵横,2012,(8):58-58.

[3]张继文,袁燕明,廖伟辉.超临界600MW机组锅炉高温过热器爆管原因分析及预防措施[J].热力发电,2010,39(6):85-87.

贾晋龙（1980-），男，汉族，山西省晋城市阳城县人，2003年6月毕业于重庆大学热能与动力工程学院，大学本科学历，学士学位，2003年7月进入河南焦作电厂工作，2003年7月至于2004年7月从事锅炉运行工作，2004年8月任锅炉检修分公司制粉班技术员，2008年1月任锅炉检修专责工程师，2010年3月任锅炉检修分公司副经理，2012年3月任锅炉检修分公司经理，2013年分别任国网能源电力检修工程有限公司检修工程部副经理，检修工程二部副经理，2014年2月任检修一部党支部书记兼副经理。