1、設(shè)備概況
    下花園發(fā)電廠(chǎng)2號(hào)爐型號(hào)為H G-410／100-9，額定蒸發(fā)量為410 t/h，過(guò)熱蒸汽壓力為9.8 MPa，過(guò)熱蒸汽溫度為540℃，生產(chǎn)廠(chǎng)家為哈爾濱鍋爐廠(chǎng)。本爐于1982年安裝，1983年8月13日投產(chǎn)運(yùn)行。迄今運(yùn)行22年，年運(yùn)行時(shí)間8000 h以上，合計(jì)運(yùn)行時(shí)間為18萬(wàn)h以上。
2、最近運(yùn)行情況
    該爐在2005年3月13日發(fā)現(xiàn)灰斗東西兩側(cè)結(jié)焦，并延伸到冷灰斗上方，日趨嚴(yán)重。3月14日利用調(diào)峰除焦，停用時(shí)間9h。本次結(jié)焦是從冷灰斗開(kāi)始，先將冷灰斗的喉部堵塞，后燃燒生成的焦渣不能落到冷灰斗內(nèi)造成焦渣越積越多，直到9m運(yùn)轉(zhuǎn)層。后檢查燃燒區(qū)域未發(fā)現(xiàn)結(jié)焦，屏過(guò)也未發(fā)現(xiàn)掛焦。
2005年3月23日，鍋爐點(diǎn)檢員檢查2號(hào)爐四管泄漏儀CRT，發(fā)現(xiàn)第5至10點(diǎn)實(shí)時(shí)棒圖變化超標(biāo)。后會(huì)同熱控檢修人員調(diào)出各點(diǎn)歷史曲線(xiàn)發(fā)現(xiàn)：近3天來(lái)第5、6、7點(diǎn)曲線(xiàn)持續(xù)攀升，懷疑2號(hào)爐受熱面管發(fā)生泄漏。就地檢測(cè)傳感器，第5、6、9、10點(diǎn)有異音，判定爐內(nèi)發(fā)生泄漏。設(shè)備部、發(fā)電部制定措施，2號(hào)爐降壓運(yùn)行，點(diǎn)檢和熱控人員每日監(jiān)督四管泄漏儀各點(diǎn)聲波曲線(xiàn)發(fā)展趨勢(shì)。
    富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)鍋爐。
    2005年3月25日，2號(hào)機(jī)組周末調(diào)峰消缺。26日進(jìn)爐內(nèi)檢查泄漏部位時(shí)發(fā)現(xiàn)一級(jí)對(duì)流過(guò)熱器左數(shù)第44排向火側(cè)，最外圈下彎頭外弧處有長(zhǎng)70 mm、寬2 mm的爆口。
    2號(hào)爐一級(jí)對(duì)流過(guò)熱器，由冷段和熱段組成。蒸汽首先從靠?jī)蓚?cè)墻的冷段蛇型管束以逆流的方式進(jìn)入第二級(jí)噴水減溫器，在此蒸汽得到第二次減溫和交叉后以順流方式進(jìn)入煙道中間的熱段蛇型管束，出口到一級(jí)過(guò)熱器出口聯(lián)箱，然后通過(guò)10根連接管進(jìn)入到集汽聯(lián)箱。一級(jí)過(guò)熱器材質(zhì)為12 GrlMoV，規(guī)格D42.5×5 mm，共104排。冷段出口溫度504℃，熱段人口溫度490℃，熱段出口溫度540℃。
3、對(duì)爆口的分析
3.1宏觀(guān)檢查
    此次爆管位置在一級(jí)過(guò)熱器熱段向火側(cè)最外圈下彎處，爆口總長(zhǎng)70 mm、中間寬度2 mm，經(jīng)檢查均無(wú)明顯脹粗，管外壁有較厚紅色氧化皮，爆口附近無(wú)明顯塑性變形，壁厚減薄不多，內(nèi)壁有0.2mm的氧化皮，外壁有0.3 mm的氧化皮，蠕脹不超標(biāo)。從宏觀(guān)檢查看，爆口為管排長(zhǎng)期過(guò)熱所致。
3.2機(jī)械性能試驗(yàn)
    經(jīng)電科院作機(jī)械性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
    抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為470～640 MPa。
    一級(jí)過(guò)熱器左數(shù)第36排（監(jiān)視管段）抗拉強(qiáng)度最低值為470 MPa，已達(dá)下限；
    一級(jí)過(guò)熱器左數(shù)第44排（爆管管段）抗拉強(qiáng)度最低值為495 MPa；
    一級(jí)過(guò)熱器左數(shù)第52排（監(jiān)視管段）抗拉強(qiáng)度最低值為460 MPa，已超標(biāo)。
    其它性能指標(biāo)在合格范圍內(nèi)，抗拉強(qiáng)度降低明顯，已超過(guò)或接近下限，管材抵抗變形能力降低，在高溫和應(yīng)力作用下，發(fā)生爆管。
3.3金相分析
    金相分析結(jié)果見(jiàn)表1。
4、原因分析
4.1管材長(zhǎng)期過(guò)熱
    鍋爐受熱面管子在高溫、應(yīng)力長(zhǎng)時(shí)間作用下，會(huì)引起蠕變變形。在高溫長(zhǎng)時(shí)間作用下，由于金屬原子擴(kuò)散速度的增加，導(dǎo)致鋼材組織結(jié)構(gòu)的變化，蠕變速度加快，持久強(qiáng)度下降，熱強(qiáng)度降低而提早爆破損壞。長(zhǎng)時(shí)過(guò)熱爆管過(guò)程中，鋼材長(zhǎng)期在高溫和應(yīng)力作用下．由于產(chǎn)生了碳化物球化、碳化物沿晶界聚集長(zhǎng)大等組織變化，在晶界上先產(chǎn)生微裂紋，當(dāng)這些微裂紋擴(kuò)展甚至連接起來(lái)承受不了管內(nèi)介質(zhì)的壓力，就發(fā)生爆管。這次爆管的第44排，從金相組織上看，管材組織球化嚴(yán)重，為管材長(zhǎng)期高溫運(yùn)行和材質(zhì)老化所致，對(duì)所取其它試樣進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，各管排組織球化均相當(dāng)嚴(yán)重，已達(dá)5級(jí)。爆管段的機(jī)械性能值已接近或低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，從這次爆管進(jìn)行分析及對(duì)監(jiān)視段的性能試驗(yàn)結(jié)果也不難看出，管材機(jī)械性能的降低和組織的球化過(guò)程是明顯的，這說(shuō)明經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，高溫過(guò)熱器管材組織已劣化，機(jī)械強(qiáng)度降低，已到使用壽命末期。
4.2  煤質(zhì)對(duì)過(guò)熱的影響
    煤質(zhì)變化對(duì)管壁超溫有顯著影響。因煤炭市場(chǎng)的變化，使用煤種和設(shè)計(jì)煤種差異較大，使用煤種發(fā)熱量低，如產(chǎn)生同樣參數(shù)，同樣量的蒸汽量，勢(shì)必造成燃料量的增加，煙氣量的增加，煙氣流速的增加，提高了煙氣放熱系數(shù)，管子吸熱增強(qiáng)，易造成管壁超溫。
4.3儀表指示影響
    鍋爐過(guò)熱器壁溫測(cè)點(diǎn)安裝在過(guò)熱器頂部小聯(lián)箱管座根部，就其安裝位置來(lái)說(shuō)不能反映溫度最高的彎頭處的溫度。所以表盤(pán)的過(guò)熱器壁溫運(yùn)行檢測(cè)點(diǎn)實(shí)際上不能真實(shí)反映彎頭處實(shí)際壁溫狀況。從運(yùn)行所提供的數(shù)據(jù)可看出在正常運(yùn)行時(shí)，過(guò)熱器管壁溫度均在允許值以下。但運(yùn)行儀表的指示值與溫度最高的彎頭管壁溫度可能有一定的偏差�？赡艹霈F(xiàn)溫度最高的彎頭管壁超溫，而儀表指示顯示不超溫，出現(xiàn)管壁超溫，不能被發(fā)現(xiàn)。
4.4爐頂漏風(fēng)加劇水平煙道管壁超溫
    由于2號(hào)爐爐膛曾放過(guò)炮，修復(fù)不徹底造成爐本體漏風(fēng)較大使得爐膛出口煙氣量增加，加劇了過(guò)熱。
4.5爐膛結(jié)焦、臟污使后部受熱面超溫
    爐膛受熱面的結(jié)渣或積灰，會(huì)使?fàn)t內(nèi)輻射傳熱量減小，過(guò)熱器區(qū)域的煙氣溫度提高，因而使過(guò)熱氣溫上升。受熱面的污染（如過(guò)熱器的結(jié)渣或積灰）會(huì)使管間吸熱嚴(yán)重不均，且結(jié)渣和積灰總是不均勻的，部分管子結(jié)渣或積灰會(huì)使其他管子吸熱增加。
4.6結(jié)焦分析
    (1)煤質(zhì)差是產(chǎn)生結(jié)焦和積灰的主要原因。最近半年來(lái)煤質(zhì)變化大，燃料質(zhì)量差，蔚縣煤的灰軟化溫度低，且粘結(jié)性強(qiáng)，與原設(shè)計(jì)煤種存在很大偏差，尤其是在灰溶點(diǎn)上，蔚縣煤為1140℃，而鍋爐設(shè)計(jì)煤種平均灰熔點(diǎn)為1250℃，使用煤種比設(shè)計(jì)煤種低110℃。同時(shí)蔚縣煤發(fā)熱量較低，同樣負(fù)荷下需用的燃料量多，產(chǎn)生的灰渣也相應(yīng)增加，在鍋爐幾何尺寸不變的條件下易造成灰斗結(jié)焦。
    (2)鍋爐結(jié)構(gòu)方面因水冷壁變形嚴(yán)重，爐膛火焰充滿(mǎn)度差。
    (3)燃燒器燃燒切圓大，燃燒區(qū)域四周溫度高，水冷壁易掛焦，大塊軟焦在掉落后易掛在冷灰斗表面不平整的部位，如除焦不及時(shí)勢(shì)必造成惡性循環(huán)。
    (4)燃燒配風(fēng)時(shí)有可能造成局部氧量不足，灰份在還原性氣氛下熔點(diǎn)降低，產(chǎn)生結(jié)焦。
5、結(jié)論
    主要是由于對(duì)流過(guò)熱器高溫運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，爆管所處位置又位于高煙溫區(qū)，且下部多不同程度存在一定的煙氣走廊，使得底部通過(guò)煙氣量增大，吸熱量增大，底部彎頭容易超溫。爐膛受熱面的結(jié)渣或積灰，會(huì)使?fàn)t內(nèi)輻射傳熱量減小，過(guò)熱器區(qū)域的煙氣溫度提高，易使過(guò)熱壁溫上升。從對(duì)這次爆管分析及對(duì)監(jiān)視段的性能試驗(yàn)可得出，管材力學(xué)性能已不符合要求，組織球化十分嚴(yán)重，對(duì)流過(guò)熱器管材組織已劣化，已接近或達(dá)到使用壽命周期。
6、措施
    (1)通過(guò)這次爆管的事故分析，以及對(duì)各部位管材的取樣試驗(yàn)，得出結(jié)論：2號(hào)爐高溫過(guò)熱器管材已老化，若繼續(xù)使用是不安全的，應(yīng)予以更換，以確保安全運(yùn)行。作好2號(hào)爐更換對(duì)流過(guò)熱器的技術(shù)改造報(bào)告，爭(zhēng)取在2006年2號(hào)機(jī)組大修時(shí)，更換一級(jí)對(duì)流過(guò)熱器管排，徹底消除隱患。在2005年2號(hào)機(jī)組小修時(shí)，可以更換底部彎頭延長(zhǎng)使用壽命。
    (2)運(yùn)行調(diào)整，鍋爐燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種不符，運(yùn)行工況也勢(shì)必有所不同，必須進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整以適應(yīng)燃料和負(fù)荷的要求。從結(jié)構(gòu)人手，盡量使2號(hào)爐火焰中心與幾何中心一致。可在停爐檢修時(shí)做動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)，進(jìn)行一、二次風(fēng)速、風(fēng)量等調(diào)平。檢修人員配合做好一、二次風(fēng)風(fēng)門(mén)擋板的開(kāi)度指示及固定。重點(diǎn)是保證一次風(fēng)和二次風(fēng)擋板開(kāi)關(guān)靈活，便于調(diào)整。通過(guò)這些措施使?fàn)t內(nèi)形成良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)，為防止結(jié)焦創(chuàng)造良好的條件。
    (3)修理改進(jìn)火嘴，確�；鹱彀惭b角度和水平度符合工藝要求。
    (4)合理的配煤，高低灰熔點(diǎn)煤混燒。采用高、低灰熔點(diǎn)煤搭配混燒是解決鍋爐結(jié)渣問(wèn)題的一個(gè)行之有效的方法。針對(duì)下花園發(fā)電廠(chǎng)2號(hào)爐結(jié)焦嚴(yán)重問(wèn)題和高溫過(guò)熱器材質(zhì)過(guò)熱嚴(yán)重問(wèn)題，在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下，考慮上煤時(shí)適當(dāng)保證2號(hào)爐盡可能用好煤。
    (5)進(jìn)一步落實(shí)中國(guó)大唐和下花園發(fā)電廠(chǎng)降非停行動(dòng)計(jì)劃，在機(jī)組檢修中，落實(shí)防磨防爆責(zé)任制，擴(kuò)大檢查范圍，清洗受熱面積灰和消除爐本體漏風(fēng)。建立嚴(yán)格的檢修管理制度，做好割管、換管記錄及受熱面管運(yùn)行時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，并建立正規(guī)的技術(shù)檔案，根據(jù)檢修記錄，做好有針對(duì)性的檢查，對(duì)接近壽命的管子利用各種檢修機(jī)會(huì)及時(shí)予以更換。