循环流化床锅炉爆管的原因探讨

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  • 更新时间2018-05-21
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  摘要:锅炉是化工企业中重要的装置之一,是大型透平机组的动力源,它的稳定运行对整个化工系统有着至关重要的作用。锅炉运行出现的故障中,爆管的危害性较为严重。结合循环流化床锅炉多次出现的爆管、修复,对循环流化床锅炉爆管的原因进行探讨,并在现场操作和检修中,针对避免爆管了提出建议。


  关键词:锅炉;爆管;蠕变


  1引言


  某公司两台HG-130/9.8-LYM循环流化床锅炉的运行概况,磨损严重、频繁爆管,运行周期短的问题已成为普遍现象,主要表现在:炉膛内水冷壁磨损严重,二级过热器以及水冷壁爆管,耐磨材料脱落,膨胀节撕裂等。针对出现的问题,查阅资料,研究了同类循环流化床锅炉的运行情况,结合锅炉技改和维修,重点对锅炉爆管的原因进行了探讨,找出解决办法,以延长运行周期,稳定生产,增加企业的经济效益。


  2现场情况


  停炉检查后,发现二级过热器东二屏距浇筑料上部1米处第七根管道、东侧第一屏相同位置均有管屏发生爆管,东侧二屏有一根管道发生爆管,东一屏两根爆管,从减薄的情况看,东一屏爆管处周围均有不同程度的减薄,东二屏爆管处从断口看,该管道未发生明显的减薄现象,也就是说,东二屏爆管是此次事故的直接原因,东二屏爆管后,冲刷东一屏,致使东一屏局部减薄爆管,泄漏量加大,锅炉给水流量大大低于蒸汽流量,锅炉被迫停炉。


  3现场分析


  二级过热器管屏材质为12Cr1MoVG规格?42×5的无缝钢管。从现场测量看,发现东二屏管道为Φ48×4.8,其周围管道测量数据为:Φ44、Φ45、Φ46、Φ48、Φ49等,厚度在4.4、4.5、4.6、4.7之间较多,4.7~5.0较少。从现场情况分析,管材由Φ42蠕变到Φ48,但管壁没有明显减薄,爆管处呈厚唇状,这是高温蠕变的特性,说明二级过热器管屏东二屏大部分已发生严重的金属蠕变。


  同时,对该管屏取样进行了金相分析,金属组织发生完全球化。按照DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》8.7“合金钢管外径蠕变变形大于2.5%时应及时更换的规定”,为确保锅炉系统的安全运行,采取降负荷运行的措施,考虑适当时机更换管屏。


  4原因分析


  造成锅炉爆管的主要原因是水冷壁和二级过热器的高温腐蚀和磨损,高温腐蚀和磨损的机理很复杂。简言之,主要与下列因素有关:炉膛烟火温度、燃煤的含硫量和烟气与灰分颗粒的冲蚀。结合实际运行情况,分析认为经常爆管的原因主要是炉膛烟火温度过高,主要表现在:


  4.1锅炉长期单系统运行的影响


  由于汽机在系统开车初期运行负荷较低,未并入系统运行,不能进行抽汽,锅炉给水未经高压加熱器加热,锅炉上水温度比设计温度低50℃左右,运行中为了提高主蒸汽温度,保证后系统稳定运行,运行人员自然会努力在燃烧上采取措施,强化炉内燃烧,于是就提高了炉膛内的燃烧温度(火焰中心),造成炉膛出口烟温升高,管屏受到的热辐射增强,使管壁温度升高,是造成过热器超温的原因之一。


  4.2给煤系统运行不对称的影响


  在炉膛前两给煤系统中间新上第三台给煤机后,在正常切换给煤机时,往往出现不对称运行给煤机,不同程度的出现火焰偏斜及跑边现象;同时在操作中对炉内、外二次风的火焰调整不好,也是造成过热器超温的原因之一。


  5措施


  针对上述分析,在操作中避免长期单系统运行和对称给煤时,主要在锅炉停运冷却、点火启动和水压试验过程中,规范操作:


  ①锅炉水压试验后放水时,利用虹吸法放尽余水,就是降压放水时只打开锅炉过热器出口联箱上的空气门,由锅炉水冷壁下联箱的定期排污阀进行放水,放光过热器管束中的积水。


  ②锅炉启动初期,调整好燃烧,尽量在机组并网前不投减温水,如因锅炉主蒸汽温度高,需投减温水时,可投一级减温水,尽量不投二级减温水,防止高温过热器入口联箱二级减温器出口处的过热器管束发生水塞。


  ③锅炉启动过程中要防止升温升压速度过快。投煤的时间不可过早、投煤量不可突然增大,加燃料量时不可一次增加过多,防止燃烧突然加剧,以防过早的大量使用减温水。


  ④锅炉启动初期,可利用突然开大排气门或突然将Ⅰ-Ⅱ级旁路阀门开大的方法,使过热器管内蒸汽流速突然增加,造成对流过热器进、出口联箱内压差瞬间增大,排除水塞。


  ⑤锅炉点火启动初期,炉膛热负荷要尽量分布均匀,避免烟温差过大,引起部分管束超温。


  ⑥控制好燃料量,发现壁温高时要及时采取措施,如削弱燃烧、开大旁路、开大向空排汽门、调整两侧的烟温差等。


  6结论


  ①本次锅炉爆管是由于过热器长期超温,部分管屏发生金属高温蠕变发生爆管的一次事故。


  ②通过对本锅炉水冷壁爆管宏观断裂特征和微观组织的观测,对水冷壁爆管及弯曲的原因进行了综合性的分析,查明了爆管原因,提出了相应的合理化建议。


  参考文献: 

  [1]李文利.热电锅炉爆管成因的检测与分析[J],现代制造技术与装备,2010(03) 

  [2] 戴元青.采取六条措施 防止锅炉爆管[J].中国设备工程;2012(09) 

    作者:严鹏飞