内蒙古工业大学电力学院毕业论文专用纸锅炉受热面过热爆破分析及高温氯腐蚀的机理探讨学 校：内蒙古工业大学电力学院指导教师：***姓 名：***摘要前言031.源于燃烧系统的热偏斜092.源于燃烧和蒸汽系统的两热器管壁温差大2. 1燃烧室出口偏差2.2再热器的水力不均 103. 源于蒸汽系统的热偏斜造成过热器管超温胀粗124. 过热爆破的性质和诊断09144. 14.2长期过热 短期过热 高温腐蚀14174. 35. 水冷壁管过热6. 高温腐蚀高温腐蚀的研究现状煤中氯对锅炉管的高温腐蚀 论谢6. 16. 2结致参考文献1922252536内容摘要电站大型锅炉过热引起爆破占“四管”爆 漏事故的10.9%以上，现就爆漏表现、破口分 析、事故原因和防止措施，用实例加以详细说 明燃煤电站锅炉受热面普遍存在高温腐蚀， 对于高温腐蚀一直认为主要为硫酸盐和硫化物 腐蚀，近年来发现，煤中氯对电站锅炉管高温 氯腐蚀的作用亦不可忽视文中着重对高温氯 腐蚀的机理进行了探讨，并提出了一些需要更 加深入研究的问题据统计“七五”期间锅炉爆漏事故1417 次，其中大容量锅炉因过热引起爆漏占锅炉爆 漏事故的10.9%以上，其中过热器和再热器 （以下简称两热器）管爆漏所造成的损失最大。
因此，研究和防.11：过热问题已成为保证火电厂 安金经济运行的关键本文将分长期过热、短期过热和高温腐蚀三 类分析，按原因则分为燃烧中心偏高、燃烧系 统和烟气公布偏斜以及管内介质流速分布偏斜 等引起局部管段壁温过高燃煤电站锅炉受热面的高温腐蚀现象普遍存 在国外早在40年代就提出了高压大容量锅 炉水冷壁管的高温腐蚀问题，并进行了分析和 试验研究水冷壁、过热器、再热器等高温受 热面，常常因高温氧化、腐蚀而早期失效随 着大容量、高参数锅炉的应用，这种高温腐蚀 现象更加明显，严重地影响着电厂的安全运 行，是造成发电机组非正常停机的一个重要因 素据不完全统计，国内燃煤电站锅炉受热面 的高温腐蚀问题口 60年代发现以来，已有40 多个大型电厂的发电锅炉存在着较严重的高温 腐蚀，机组容量从25MW到300MW,蒸汽参数 冇次高温高压、高温■高斥、超高温高JK和亚临 界压力，涵盖全国各大电网，使用的燃料有无 烟煤、半无烟煤和贫煤，国外使用褐煤的机组 也存在着类似的情况潍坊电厂一期工程设计为两台300MW燃煤 机组锅炉是东方锅炉厂设计制造的亚临界自然循环汽包炉，其型号为DG 1 02 5/ 1 8. 2 - 1 1 4 型，设计燃煤为山西晋中贫煤，点火、助燃用 油为#0柴油。
本锅炉的主要特点为：锅炉四周 为膜式水冷壁，炉膛上部靠近火焰的三侧布置 壁式再热膛出口布置大屏和后屏过热器，水平烟道内依次为中温再热器、高温再热器，后竖 井烟道内布置低温过热器和省煤器，尾部烟道 内设有两台三分仓冋转式空气预热器此外， 炉内还布置了顶棚过热器、包墙过热器本炉采用U!角切园燃烧，假想切园直径为500和 700,燃烧器分为上下两组每组各角有一只油枪，最下两层煤粉燃烧器为清华大学研制的“双通道”111、IV喷燃器，最上层每角各有两只三次风燃烧器过热气温采用三极喷水减温调节，再热气温的调节以改变喷燃器的倾角为主（几乎不用），同时配以微量喷水减温本炉采用固态排渣，W形冷灰斗的下面设有两台辐式碎渣机对高温腐蚀的研究，几十年来都集中在高 温硫腐蚀的研究上，而对煤中氯在炉内对炉管 的高温腐蚀却研究不多，而这种腐蚀又确实存 在且不可忽视本文从分析高温硫腐蚀开始， 重点探讨了高温氯腐蚀的机理第一章源于燃烧系统的热偏斜以潍坊电厂为例该厂1 02 5 t/h锅炉东锅 产品，燃烧室分5层20只旋流喷燃器，其中 A、B两层8只喷燃器是由清华大学研制的“双 通道” III、I V型燃烧器该厂1、2号炉投运后，再热器管壁一再超 温。
该炉规定再热器管壁温度的高限值和超温 警报值分别为617C和6 1 4 C ,实际上个别管 壁温度高达6 4 0 C ,严重威胁到机组的安全经 济运行为了寻找超温的原因，该厂进行了许 多工作沿燃烧室宽度分布的30排高温过热器出 口管共布置20个管壁温度的测点，53排再热 器出口管共布置22个管壁温度的测点测温 结果：从两侧墙往中间数第3、4测点壁温最 高，较低再热器最高壁温达640 C ,超 过高限2 3 C ,超出警报值26C o测点1 4、1 5 管壁温度最低，相应于最高640 C的壁温偏差 达1 5 0 C过热器出口管壁温度测得结果的具 体数字虽不同，但其起伏的趋势十分相似造成上述偏差的主要原因是燃烧气体分布 的热偏差图1 我厂锅炉低温再热器压力特性分布锅炉A和B为下层喷燃器周界风管，因中 间无一次风管，喷口处也无节流装置，它与喷 燃器的二次风喷口相比，阻力相对较小，而其 风压还略高，因A、B风源接到热风箱的进口 处由这两只喷口送入燃烧室的气流刚度大、 射程远两只喷口离两侧墙较近，在两股气流 的穿透混合力和托浮力作用下，两侧的火焰中 心偏高，沿燃烧室宽度的中部火焰中心则偏 低前墙周界风刚度大、射程远是引起再热器 管壁温偏差大和超温的主耍原因，必须分流周 界风才能降低集中刚度。
利港电厂在周界风喷 口加装导流隔板后，管舉温度的偏湼明显下 降导流板的数量和间距及安装角度等安装细 则，仍须在调试中探讨，以期达到最佳效果 其它影响壁温偏差的，还有挡风板的开度、五 层喷燃器在各种负荷下投入的顺序等，虽是次 要原因，但运行调整得当也能使壁温分布更加 均匀即令燃烧器布器合理,U!角切圆燃烧方式本身存在固有缺陷四角切圆燃烧的燃烧室内 旋转上升气流，由燃烧室出口进入对流烟道 时，还存在相当强的残余旋转，引起对流烟道 两侧的烟速和烟温的偏差，使烟道内热负荷分 布不匀这一热偏差恰好常被锅炉设计人员忽 略第二章源于燃烧和蒸汽系统的两热器管壁温斧大潍电#1锅炉在投运一段时间后即发现再热 器左、右侧汽温偏差，最高可达50C,经运行 调试找出偏斜主要原因是：低温再热器管内流 速不匀和燃烧室出口烟温偏斜大所致第一节燃烧室出口偏差7 5 %负荷左右时两侧烟温差约1 0 3 C (左 5 1 8 C ＞右6 2 1 C ) ； 100%负荷时烟温差1 2 2 C (左570 C、右692 C)存在燃烧室出 口两侧烟温偏湼大的原因是烟气到燃烧室出口 尚保留有残余旋转且偏向一侧，左、右两侧烟 温差高达1 0 0 C〜1 5 0 C ,高、低温再热器正 好就布置在此区域。
锅炉设计配4套DTM3 50/600低速筒体磨 煤机，喷燃器四角布置为直流式每角有5个 一次风口，2个油配风口和8个二次风口 一、二次风间隔布置，燃烧切圆864mm左旋 直流式喷燃器造成火焰气流偏斜也属常见故 障从根本上讲，减少偏斜的措施应如第5节 所推荐的富拉尔基热电厂来找出烟温偏斜的真 实原因热电厂一般通过燃烧调整以减小燃烧室出 口烟温偏斜我们将下排二次风尽量开大，第 AA. AB层（最低）的二次风门中1、2号角尽量 少开或不开，而3、4号角全开，并调整各层 的二次风门，以防止烟气偏向右侧而提高左侧 的烟温此法虽不能从结构上消除烟温偏斜， 但对于一台已发生偏斜且威胁安全经济运行的 锅炉，当时询无条件进行冷热试验和改造结构 时，此方法还是有效的，但对制造厂来说，还 应该推荐本文第5节富拉尔基的方法第二节再热器的水力不均我厂锅炉高压锅炉的低温再热器布置在竖 井上端两侧汽轮机高压缸排汽自入口联箱引 入，经94排752根U型管加热后，由出丨I联 箱前、后两端引出这种布置的水力分布曲线 如图2从图 1 看出，APBB = A PAA 7 + AP即 A PBB 大于 A PAA ,则BB‘的流速高于AA z的流速。
所以tB‘ 小于t A 7 o实测：当负荷为200MW时，t A z —t B * 5 5 C高温再热器的汽源来自低温再 热器出口，约5 5 C的偏差源导致高温再热器两 侧出口偏差最大可达5 0 C （t A / tB 7代表A 和B 处出口汽温）这种情况按理应将低温再热器进汽从A端 改为AB两端使之达到水力平衡但由于A端 出口进入的高温再热器恰在烟温偏高的一侧， 与原来的水力偏斜重叠导致高温再热汽超温 如前所述，烟温偏斜未从根本解决，制造厂的 改进措施是将低温再热器的进汽改接在B端， 使水力偏斜和烟温偏斜相互抑制，改进后再热 器出口超温问题得到解决这对发电厂来说是 切实可行，但对锅炉制造厂來说，笔者认为应 从结构上下功夫第二章源于蒸汽系统的热偏斜造成过热器管超温胀粗我厂#2炉曾发生高温过热器管胀粗且有氧 化起皮现象，金相检查出：向火侧组织珠光体 有4〜5级球化和碳化物颗粒粗大及常温机械 性能下降等现象，说明系过热引起胀粗该炉 高温过热器管材料为12CrlMoV,其允许壁温 应不大于5 9 0 C o但实际运行中个别管壁温度 达6 0 0 C ,平均超温5 C ,并炉吋更高该炉 及时作了冷热态试验，找出超温原因，才避免 不爆漏事故。
该炉在屏式过热器之前装有第一级喷水减 温器，屏式过热器与高温过热器之间有第二级 喷水减温器两级减温器均分A、B两侧布 置，屏过与高过亦均分东、西布置，它们都采 用交叉联结过热器处烟温虽有偏差但还不足 以导致汽温过热过热汽超温主要原因有：① 给水温度低于设计值，加之燃烧室水冷壁的设 计辐射吸热量不足，导致燃烧室出口烟温偏 高，一级减温水阀门金开也不能控制汽温；② 减温水流量表装反也促使了一侧高温过热器超 温提高给水温度应改进给水加热系统，增加 燃烧室水冷壁的实际有效受热面积是降低锅炉 过热汽超温的根本措施对已安装投产的锅炉 要增加水冷壁有效受热而比较困难，但该锅炉 燃烧室有部分卫燃带面积，原用以保护低负荷 的稳定性，可通过试验，在不影响燃烧稳定性 和经济性的前提下，甚至牺牲低负荷可调的范 围，设法能除去部分卫燃带面积以增加燃烧室 内的辐射吸热量，降低燃烧室出口的烟温笔 者认为这是一条降低过热汽温的有效措施,石 家庄热电厂正着手准备这样做目前我厂除改正减温器流量表外，还釆用 尽量减小三次风且迫使其向下倾斜以压低燃烧 +心，收到了抑制过热的效果例如镇海电厂6 70 t/h锅炉规定“当高压 加热器因故退出运行时，应降低负荷至170〜 1 80MW （额定200MW）运行。
这一规定执行 后，该厂6 70 t/h锅炉过热器管爆漏现象明显 减小笔者认为这一规定对高加常出故障的电 厂颇有用处，但对制造厂来说，对未出厂的锅 炉述应从根本上解决问题第四章过热爆破的性质和诊断受热管过热胀粗爆漏按性质可分为长期过 热、短期过热和过热腐蚀现就其产生的温度 范围、过热时间的长短、破口形貌、破口金相 和过热原因等进行分析第一节 长期过热管壁温度长期处于设计温度限值以上而低 于材料的冷却下临界温度(Ari)超温幅度不大 但超温时间较长炉管发生碳化物球化，管壁 氧化减薄，持久强度下降，蠕变速度加快，管 径胀粗不十分明显，最后在最薄弱部位导致脆 裂而爆破长期过热爆管的宏观检查：破口呈轴向长 条状，破口边缘为锂边，断裂面粗糙不平整， 破口处管壁厚度减簿较多，破口附近肉眼可见 密集的平行于破口的纵向裂纹。