常熟--屏式过热器发生超温爆管的原因分析和预防教材

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1、屏式过热器 发生超温爆管的原因分析和预防 华润电力（常熟）有限公司 二零一一年十一月 摘要：本文通过对我公司屏式过热器三次爆管的分析，提出了了预防 屏式过热器爆管的技术措施。 关键词：屏式过热器 超温 爆管 预防 我公司锅锅炉屏式过热过热 器在7月22日、26日、30日连续连续 三次发发生爆管泄 漏。 该锅该锅 炉型号为为HG1980/25.4YM1，系哈尔滨锅滨锅 炉厂有限责责任公司引 进进三井巴布科克能源公司技术术生产产的第二台超临临界锅锅炉。以下是锅锅炉 整体布置图图.doc。 屏式过热过热 器布置在上炉膛，沿炉宽宽方向共有30片管屏，屏间间距为为 690mm。以下是屏过过管屏结结构图图

2、.doc。 1 设备基本情况 根据管子的壁温不同，入 口段为为387mm、SA-213 T91，屏底部为为387mm 、SA-213 TP347H，出口段 为为388mm、SA-213 T91 。 出入口温度分别为别为 438.9和512，每片屏式 过热过热 器均连连接有出口和入 口集箱各一只。入口集箱 设设有节节流孔，节节流孔结结构 如图图： 1 设备基本情况 1 设备基本情况 每片屏节节流孔尺寸分布如下表： 管排入口管子编编号 管子内径d mm 节节流孔dr mm 1 - 222.522.5 3 - 1322.514 14 2822.512 1）第一次爆管： 2011年7月22日20:15

3、分左右二号锅 炉屏式过热器发生爆管，23日1:55左 右停机。 爆管位置为左数第7排内圈第一根出 口段，距离顶棚约3米距离，根据爆口 形状判断为长期超温爆管，如图四， 爆管吹损与其相邻另外两根管子，打 开第7排入口集箱检查，发现内圈第一 个管口存在一直径约15mm的异物。 2 事件经过 2）第二、三次爆管： 第一次爆管处理结束后于7月26日4:57锅炉点火，9:58机组并网， 14:10发生爆管（机组负荷313MW），16:48机组打闸。第二次爆管距离 并网仅4小时，据锅炉点火也仅9小时。检查发现屏过第19屏，第1根（ 编号19-1）换热管下弯头（材质TP347H）向火侧爆管，同时下弯头上方

4、垂直段（材料为TP347H）一处纵向开裂。爆口呈菱形，变形较大。 第二次爆管检查发现屏过24屏第1根（编号24-1）换热管下弯头处 TP347H外壁发黑，存在严重的超温现象。 2 事件经过 第二次爆管处理结束后于7月30 日6:30锅炉点火，12:48机组并网 ，20:37发生爆管（即组负荷470MW ），此时主/再热蒸汽温度控制在 530/560运行。停炉后检查发现 屏过第29排第28根（内圈第1根） 出口段T91爆管，爆口距顶棚3米处 。爆口呈菱形，变形较大，明显减 薄。检查发现爆口上方存在严重鼓 包；爆口下方也轻微地鼓包，爆口 如图： 2 事件经过 第一次爆管后，对发生爆管和吹损的换热管

5、进行了处理。检查发现发生 爆管的管屏小集箱内第28根换热管管口存在一个直径约15mm的金属异物 ，原因比较清楚。通过对异物进行成分分析，材质为15CrMo，该材质来 源并非屏过系统，最有可能的是一级减温器和低温过热器系统。 第二次的检查情况： 1）打开全部30排入口集箱手孔、两只汇集集箱放空气管，用内窥镜进 行内部检查，未发现异物，集箱内壁氧化皮生成量较大，局部鼓起。 2）外观检查整个屏过的外部超温情况，发现左数第24排最外圈管不锈 钢管段外壁发黑，对该管进行割除，用内窥镜逐段检查，无外来异物， 发现该管管壁氧化皮脱落严重，并在底部弯头处有少量堆积情况，如下 图。 3 爆管后的检查情况 3 爆

6、管后的检查情况 第二次爆管后管子内壁的氧化皮状态态： 5）对19排和24排管子焊口进行了检查，发现异 种钢焊口内部焊瘤，如图。 6）取样化验19-1管TP347H管爆管处与开裂处组 织严重老化，24-1管TP347H未见明显老化现象 ； 19-1管爆口前（下行）T91管以发生完全相 变，内壁氧化皮厚0.26mm；爆口后（上行）T91 管严重老化，内壁氧化皮厚0.21mm。 3 爆管后的检查情况 3）对30排全部屏底弯头进行磁通量氧化皮检查，无明显氧化皮堆积； 4）对30排管屏进行管子涨粗检查，外径均在38.5mm范围以内，无明显涨 粗。 第三次爆管检查情况 1）第3次爆管29-28管爆口与上部

7、及下部的鼓包处都存在明显涨粗，其 中严重鼓包处直径涨粗至42.2mm，轻微鼓包处直径40.3mm，其余区域存 在一定程度地涨粗。爆管处及鼓包处T91都已严重老化。外观未异常的 第3屏第1根管下弯头处TP347H已发生中度老化；其余顶棚下部T91直管 组织未老化。 2）屏过出口段T91管内壁氧化皮厚度见表二。可见除已爆管外其它屏过 出口T91管内壁氧化皮都未超过100m。 3 爆管后的检查情况 3 爆管后的检查情况 注：(1)出口段顶棚下5.5米；(2)出口段顶棚下13米； (3)出口段顶棚下3米。 检测检测 位置 29-28 爆口处处 29-28 爆口旁 鼓包处处 29-28 爆口旁 未鼓包

8、处处 29- 27 (1) 29- 19 (2) 29- 19 (2) 12- 28 (3) 12-2 (3) 03-1 (2) 氧化皮厚 度 （m） 无1141096542 51 86 7465 屏过换热管样品内壁氧化皮测厚（出口T91管）： 3）用内窥镜检查已爆换热管未 发现异物，管底部以上45米范 围内氧化皮脱落80%以上，与其 相邻的29-27管内壁也存在氧化 皮脱落现象，如图： 4）30个入口小集箱采用内窥镜 检查未发现异物；屏过出口T91 管检测不存在明显胀粗；屏过入 口A侧一级减温器用内窥镜检查 正常（对应屏过B侧汇集集箱） ；屏过B侧汇集集箱用内窥镜检 查正常。 3 爆管后的检

9、查情况 3 爆管后的检查情况 5）磁通量检查屏过底部氧化皮堆积情况以及异种钢焊口射线检 查情况如下表。 项项目位置编编号（排数-根数）数量 磁通量检查检查氧 化皮堆积积有信 号 下弯头头 附近 29-4、29-19、29-1、19-2、19-5、7-4、3-1、1-1共8只 异种钢焊钢焊瘤 较较大 第一层层 吹灰器 附近 30-1、27-2、25-2、24-1、16-1(出口侧侧)、15-1、15- 2、 15-1(出口侧侧)、14-1、11-2、11-2(出口侧侧)、7-1、7- 2 共13 只 异种钢焊钢焊瘤稍 大 第一层层 吹灰器 附近 29-1、28-2、26-1、23-2、22-2、

10、21-1、21-1(出口侧侧 )、19-1、19-2(出口侧侧)、19-1(出口侧侧)、17-1(出口 侧侧)、16-1、14-1(出口侧侧)、13-1、13-2、13-1(出口 侧侧)、12-1、11-1、11-1(出口侧侧)、10-1、10-1(出口 侧侧)、9-1 共22 只 6）本次对其它部位管子取样5根，送方天公司检查，内壁存在明显地结 垢，存在不太严重地腐蚀痕迹。没有氧化皮脱落疤痕，无残留氧化皮痕 迹，无氧化皮开裂、起皮的痕迹。 3 爆管后的检查情况 4.1锅炉运行控制 从锅炉运行参数分析，屏过出口汽温一般控制在510左右，个别时段负 荷波动时屏过出口汽温在530以上，极个别时候甚

11、至达到540以上。在 机组低负荷时屏过汽温也在510左右。 4.2锅炉启停参数控制 从二号炉几次爆管的停炉与启动参数控制分析，存在以下问题，容易引起 受热面内壁氧化皮大面积脱落的问题： 1）通风冷却时间长。7月22日第1次爆管后停炉，熄火后吹扫30分钟才停 机，（一般吹扫510分钟）。 2）熄火后焖炉时间较短，为3小时35分。 4 锅炉运行控制情况 3）停炉时屏过 进出口汽温都 存在较大幅度 地瞬时波动， 大的温度波动 幅度稍高于 30，超过 40的很少， 但明显是瞬间 波动，个别升 温速率达到 21.8/min， 如图九： 4 锅炉运行控制情况 4）停炉后存在一级 减温器出口汽温明显 突升，

12、存在减温水完 全关闭后汽温大幅度 回升现象。二级减温 器A侧出口汽温也存 在回升现象。如图。 停炉时，主、再热器 减温水手动门都是在 锅炉MFT后关闭，这 与MFT后一级减温器 后汽温较大幅度地回 升是关联的。 4 锅炉运行控制情况 5）锅炉启动时 ，在机组冲转 前减温水调门 已开启，减温 器出口温度反 应有时明显， 有时不明显（ 如图。此时蒸 汽流量低，投 减温水很容易 引起汽温和受 热面壁温波动 。 4 锅炉运行控制情况 并网后旁路快 速关闭 6）锅炉启动时，一级减温器与二级减温器出口汽温都存在较大幅度地波 动，波动幅度均在3040，从几次启动参数变化曲线分析，二减出口汽 温波动幅度大于一

13、减出口汽温。 7）机组启动后，很快地关闭旁路，引起负荷较大幅度地波动（见上页图 九）。一般应该与机组升负荷配合，缓慢关闭，使得机组负荷平稳增长 。 从以上运行控制过程来看，有可能造成管子内壁氧化皮的脱 落。 4 锅炉运行控制情况 1）内圈第一个管口存在的异物，是造成第一次爆管的直接原因，异物来 源可能是屏过以前的一级减温器、低温过热器等。 2）从第2次、第3次爆管分析，都属于短期过热爆管，过热的的原因是管 子内部工质流量降低。工质流量的降低的原因可能是换热管发生堵塞， 可能是工质流量分配不均。引起堵塞的原因可能有内壁氧化皮大面积脱 落堵塞，节流孔异物堵塞，从机组启停过程的运行控制来看，具备氧化

14、 皮脱落的条件，而且管子内部内窥镜检查有氧化皮脱落的痕迹，由于屏 过管子内径较小（22mm），少量的氧化皮脱落即可造成通经大幅度减小 ，而且通经降低进一步影响流量降低，使脱落的氧化皮更加难以带走， 进而加剧堆积。 5 原因分析 3）壁温检测 为了监视机组启动过程管壁温度的变化，第三次检修过程中在屏过出口管 增加了30只温度测点，最后一次启动过程中发现在一台磨煤机和两台磨煤 机运行时，各个管壁温度非常不稳定，尤其是最外圈管，个别管管壁温度 在短时间内达到了585，远远超过其它管壁温度，并有进一步升高的趋 势，在这种情况下，运行人员通过调整得到缓解。 发生这种现象与个别管子内氧化皮的脱落堆积有关，

15、一般情况下T91氧化 皮是不容易脱落的，但是在锅炉停运过程吹扫冷却时间过长和启动过程减 温水投入过早和流量过大，造成壁温大幅度波动等情况下，养化皮会发生 开裂，在条件具备时发生脱落。 5 原因分析 另外一个原因，出现严重的壁温偏差可能与低负荷时工质流量低，在每 根管子内的分布不稳定有关系。 第二、第三次爆管由于爆管管未安装温度测点，可能在启动过程中发生 与最后一次启动相似的情况，管壁温度在没有检测手段的情况下迅速升 高，发生爆管。 5 原因分析 4）异种钢接头焊瘤 #2炉屏过下弯头区T91与TP347H的异种钢接头焊缝存在较严重地焊瘤。第 2次爆管时，爆破与超温管的异种钢接头存在较严重的焊瘤，其中一只接 头焊瘤高度在23mm；抽查98只接头存在35只有较严重焊瘤，其中13只有 严重焊瘤，存在严重焊瘤的比例很高。 焊瘤的存在