330MW 亚临界锅炉末级过热器爆管原因分析及防治措施

苏申

（华电新疆发电有限公司昌吉分公司，新疆 昌吉 831100）

前言：A 公司1 号锅炉采用SG-1180/17.5-M4004，由上海锅炉厂出厂，属于330MW 亚临界自然循环汽包炉，锅炉可平衡通风、四角切向燃烧，应用了全钢构架悬吊结构，支持干式固态连续排渣。针对A 公司锅炉出现的末级过热器爆管原因及防治措施分析，不仅有助于帮助该公司有效解决问题，对行业发展也存在积极影响。

一、案例详情

A 公司1 号机组主汽温度为541℃、主汽压力为15.8MPa、负荷为290MW，炉膛负压自-60Pa 瞬间上升到+356Pa，主汽压力以及汽包水位均存在下降的县乡，送风机以及给水流量等均呈增大趋势，负责人员立即委派人员去往锅炉处进行检查，检查出数十处位置存在泄露声响，四管已经由于泄露导致报警，在详细记录情况后回报给总负责人。负责人员随即发出停机消缺申请，并命令控制调节负荷以及主汽压力，同时触发汽包水位高保护动作，机组解列[1]。

二、原因及防治措施

末级过热气主要设置于后烟井延长处的水平烟道中，总计89 片，其中每片内都应用了四根蛇形的套管，以并联的形式组合而成。套管外部的直径为Φ51mm，应用材料是SA213-T91 以及12Cr1MoVG 等，套管之间选取的为由不锈钢材质的板形工具制作成的管夹定位，同时以高度为基准，设置了3 处横向定位，中间利用U 型圆钢和每个管屏加以连接，进而确保各管屏之间的横向节距能够一致。

（一）原因分析

1.检查情况分析

（1）泄露情况

停炉冷却操作完成后通过检查，发现过热器内存在4 根管出现了泄露状况，多根管子出现出列，同时对着锅炉正前方产生程度不同的弯曲状况，其中一根管子弯曲变形状况较为严重（如图1）。

通过检查45 排5 管的爆口处存在显著的，因吹损减薄产生强度缺失导致的泄露痕迹[2]。爆口的边缘处较为尖锐，且张开面积较大，长度也较长，边缘和管子实际厚度差异较大，爆口内壁存在厚度较大得氧化皮，并伴有脱落现象。

45 排6 管变形明显，爆口处出现显著塑性变形，导致爆口处薄度大幅减少，边缘呈现较为粗糙，且开口面积较大，内壁产生厚度较大的氧化皮，并伴有明显的龟裂、脱落现象。45 排7 管及其爆口位置，出现显著的因吹损减薄强度缺乏导致泄露的痕迹，爆口边缘为尖刀状。

通过对爆口外观以及形状的观察以及研究，45 排5 管、7 管，以及46排7 管存在显著因吹损减薄导致的泄露痕迹，爆口附近发现吹损特征，且边缘似尖刀状，通过对上述检查分析，可以明确45 排6 管即为原始爆口。

（2）现场情况

针对过热器89 排的管屏位置展开查验，发现45 排外并没出现管排变形以及其他类似管子吹灰器吹损等问题。针对45 排和其临近管排加以查验，发现另外22 根管出现损伤问题，通过蠕胀测量卡具针对过热器实施查验，发现45 排6 管外其他管子及管排不存在其他问题。对1 号锅炉的过热器图纸进行检查，明确此次事故和损伤的管段，属于SA213-T23 型、Φ51×7mm 规格。

通过合金分析仪对泄露管材质进行分析，发现和SA213-T23 符合。同时，针对过热器45、47 排等的下部弯管，以及入口集箱等展开内窥检查，发现46、47 排管下部弯管部位存在氧化皮堆积情况，入口集箱中以及45排入口处方向的集箱管孔处没有明显异物。通过射线针对过热器内部总计88 排中的616 个弯管，面向火面下部的位置展开氧化皮堆积检测，没有发现氧化皮堆积问题。

（3）历史情况

2018 年进行A 级检修，未发现再热器、过热器异常，末级过热器检查，发现防磨护瓦存在脱落问题，已经及时安装修复，末级再热器检查，发现相同情况，已经及时安装修复。

2019 年3 月进行检查，再热器管外观存在灰尘堆积，发现结焦现象，已经清理。再热器管外观未发现明显的膨胀、变形问题，各管排间距离差异较大，个别防磨护瓦产生脱落问题。针对末级再热器66 排管进行了护瓦的加设操作。

2019 年9 月1 日至9 月3 日进行机组调停检查，发现过热器迎火面首排弯头位置存在两处防磨护瓦出现脱落问题，脱落处测量壁厚为5.3mm，已经修复。末级过热器存在灰尘堆积量较大的问题，再热管排出现轻微的积灰以及结焦问题。

2020 年6 月3 日至6 月9 日进行停机检修的过程中，发现末级过热器管排迎火面首个下部弯管，产生减薄超标问题的有28 根，进行弯管更换，但并未涉及45 排。

（4）运行情况

1 号机组运行时长累计超6 万小时。通过对以往运行状况的分析，了解到机组负荷上升期间，存在二级减温水投退频率较大的情况，且投运量相对较大，短时间高频率的进行二级减温水投运，是诱发氧化皮产生的主要因素，此次泄露问题产生前后，二级减温水投运的实际状况如图（如图2）。

2.原因总结

基于氧化皮堆积测试以及光谱验证等操作，能够明确并非是由于运行超温、材料使用差异、管壁吹损等原因引起的爆管。通过针对爆管处及爆口形状、外观等的分析，明确45 排5 管、7 管以及46 排7 管，产生泄露问题的主要原因为吹损减薄强度缺乏，进而导致爆管，45 排6 管，经初步分析，原因为过热导致爆管。

针对过热器管的内部以及集箱，通过内窥检查的方式，发现了程度存在差异的氧化皮脱落问题，特别是45 排5 管以及6 管，氧化皮的厚度较大，并伴有严重脱落。由此判断过热保管的原因是，过热器内部的氧化皮堆积，或者集箱中间留有异物，管中的介质流量减少，致使温度过高，进而导致管子爆裂。过热器及集箱内部未发现异物，并不能完全否定存在由于爆管冲击，是得堵塞物排出，或者异物滞留在联想内部的可能性。

为了实现对过热器管温度的控制，在机组启动停止和日常运行的期间，进行幅度较为显著的变动或者投运减温水，导致管壁温度起伏过大，导致氧化皮提前脱落。通过对同类机组爆管信息进行分析和现场查验发现，45排及46 排主要设置在各集箱之间的三通中部，这个三通的上部位置存放的是二级减温水，和二级减温器的喷口之间的距离大概为7.3m，针对集箱内部而言，三通下部属于凹面，比两边的集箱位置低，减温水出现雾化异常情况时，较容易基于该位置流入2 管和3 管内部，导致这一处管子的内壁温度变化明显，导致严重的氧化皮脱落问题产生。

（二）问题分析

因运行时间的增长，个别金属部件会出现材质破损、老化的问题，需要采取有针对性的措施，包括针对高温联箱和受热面管的内部进行全方位的查验，并对材质的损坏趋势进行研究，对发现的问题，研究和选取有效、安全的措施和方法加以解决。

同时，机组负荷工作期间多频次上升下降，负荷升降期间出现主汽温度瞬间升高的状况，高频次、大幅度进行二级减温水投运，出现短时间内多次进行大量投运的问题。

（三）具体措施

抢修期间对过热器爆口以及入口集箱周边两边的管排下部弯管，利用内窥镜以及射线拍片进行前检查，并没有发现异物与氧化皮堆积较多的状况，由于现下存在供热压力较大的状况，针对过热器45 排展开封堵操作，等到停机检查维修期间采取恢复操作[3]。

基于检查状况，对过热器内的22 根管段进行了更换操作，换管期间需完全依照规定操作，进行热处理以及焊接相关操作，同时，针对新产生的焊接口展开了100%射线检测，确保合格。

在此次检修期间，强化了针对换管期间展开的技术监督强度，同时，完全依照规定内容，展开砂轮片割管等操作，并严令禁止使用电焊进行烧割操作，严禁金属等其他不明物体进入过热器管的内部。

根据规定要求，全方位落实换管焊接操作之前的各项准备工作，所应用的管材，均需要利用光谱验证，确保其满足使用需求。坡口制作期间需要将管口完全封闭堵住，坡口制作完成以后，应对管内的金属及各类异物展开全方位的清理。

对锅炉负荷的升降速度展开有效控制，以降低热冲击，对锅炉启用和停机期间，管壁温度的上升和下降进行有效控制，同时严禁短时间内进行大幅度的温度上升及降低操作。

创建长期高效的锅炉监督视察机制，具体运行期间需要针对气温和管壁的温度展开强化控制及监督视察，并重视提高炉膛吹灰强度，以实现降低过热器壁温的目的。强化锅炉变工况燃烧的调节控制能力，降低烟温的偏差，进而防止由于局部温度过高导致相关问题产生。

对锅炉负荷上升期间的二级减温水投运的量进行严格的把控，防止负荷上升期间，二级减温水过度投运，从而导致因管壁温度突然大幅下降，末级过热器中出现较多的氧化皮。末级过热器内的T23 管材长期运行会导致管内产生较多的氧化皮，运行期间管壁温度变化幅度过大，且速度较快，导致氧化皮集中脱落，是致使爆管问题产生的主要原因。锅炉进行初始点火启动操作期间，因温度上升速度较快等原因，也会导致氧化皮脱落，进而引发爆管问题产生，为了减少此类事故的出现，应重视严控锅炉负荷升降速度，尽可能不要进行过热器二级减温水大幅度投退操作。

后期待机组停机，进行检查维修操作期间，应重视强化对过热器出口及入口集箱内部的查验强度，对其中存在的各类异物进行全面清理，防止由于异物堵塞导致泄露问题产生，进而导致机组在未提前计划的情况下出现停机的情况。

在开展工作后的防暴防磨检查操作期间，应重视基于机组的具体状况，针对各个存在疑点的部位展开进一步的查验操作，尽可能实现举一反三，针对已经产生的变形、鼓包等问题，应在发现的第一时间采取有效手段进行处理，避免导致其他问题产生。

在高温区域管壁上，加设多个温度测量点，以确保对运行期间高温区域管壁温度的变化进行实时、准确的掌控，同时，也可以及时、有效的了解异常超温问题的出现，有助于尽快解决，为锅炉工作提供安全保障。

另外，倘若水压试验后启动，也应重视确保启动时间充足，保证管内的积水因高温受热完全蒸发，之后才可以开展汽机冲转操作，可降低由于高温受热导致管壁温度波动幅度较大的问题产生。

检修过程中，应注意对过热器减温器的喷嘴进行仔细检查，并保证减温水可以进行正常的雾化操作。

结论：通过上述分析可得，330MW亚临界锅炉末级过热器出现爆管问题，会对锅炉的正常运行造成较大影响，同时，会对相关单位、人员的安全造成较大威胁，有必要提起高度重视，通过有效检查、多方面分析和探究等方式，了解爆管的具体原因，并采取有针对性的措施，加以解决和防治，有助于更好地保证生产质量及生产安全。