0、引  言
    鐵嶺發(fā)電廠4臺(tái)300MW機(jī)組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)美國(guó)CE公司專利技術(shù)制造的一次中間再熱、亞臨界、自然循環(huán)汽包爐，型號(hào)為HG -1021/18.2 - YM4。該鍋爐采用四角布置的擺動(dòng)式直流燃燒器，切向燃燒，假相切圓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。再熱蒸汽流程為：汽輪機(jī)高壓缸做功后的冷再熱蒸汽引回到鍋爐再熱器系統(tǒng)，經(jīng)由再熱器減溫器壁式再熱器、后屏再熱器、末級(jí)再熱器變?yōu)闊嵩贌嵴羝�。再熱器用材上，最大限度地使用各種材質(zhì)，如鋼研102、12GrlMoV、TP304H等。再熱蒸汽參數(shù)如表1所示。
    自1993年第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電以來(lái)，鍋爐再熱器爆管事故時(shí)有發(fā)生，據(jù)“四管”爆破分類統(tǒng)計(jì)顯示，再熱器爆管占到“四管”爆破的80%，鍋爐被迫臨檢時(shí)，一次臨檢損失達(dá)20萬(wàn)元，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，必須控制該鍋爐再熱器頻繁爆管的被動(dòng)局面，提高再熱器系統(tǒng)的可靠性。
1、再熱器爆管分析
    鐵嶺發(fā)電廠的三部分再熱器中，后屏及末級(jí)再熱器發(fā)生爆管次數(shù)較多。宏觀檢查發(fā)現(xiàn)，爆管時(shí)的管子外表面氧化層厚度可達(dá)0.8 mm．內(nèi)壁面迎火側(cè)有厚度可達(dá)0,5 mm的垢層，這是長(zhǎng)期高溫氧化最明顯的特征。發(fā)生爆管的爆口方位多在鍋爐B側(cè)（沿?zé)煹婪较虻挠沂謧?cè)）迎火面，U型管的下部前彎頭處。金相分析可知，爆口附近組織已中度球化，有的可達(dá)4-5級(jí)，伴有大量的蠕變微裂紋，并且爆口邊緣很鈍，具有典型的長(zhǎng)期過(guò)熱爆口的形狀特征。統(tǒng)計(jì)顯示，再熱器薄弱材質(zhì)部位是爆管易發(fā)處，如后屏再熱器外一圈是TP304H奧氏體不銹鋼而外二圈是12GrlMoV，則爆管易發(fā)生在外二圈。根據(jù)上述特征，可以推知導(dǎo)致后屏及末級(jí)再熱器爆管的根本原因是過(guò)熱。進(jìn)一步分析，造成過(guò)熱的主要原因可歸納如下：
    (1)水平煙道人口煙氣充滿度不好，流量偏差導(dǎo)致兩側(cè)煙氣流速偏差較大，進(jìn)而兩側(cè)煙氣溫差增加。圖l示出了后屏30排及末級(jí)60排再熱器熱力試驗(yàn)的壁溫分布曲線。曲線顯示，鍋爐B側(cè)再熱器外壁面溫度明顯高于A側(cè)（沿?zé)煹婪较虻淖笫謧?cè)），溫差高達(dá)50℃。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
    (2)后屏再熱器的前彎頭處，各環(huán)的曲率半徑不同，環(huán)間距相對(duì)較大，對(duì)流和輻射的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較直管部分大，吸熱增加。因此，前彎頭處是薄弱環(huán)節(jié)，易過(guò)熱而發(fā)生爆管。
    (3)末級(jí)再熱器下部空間易形成煙氣走廊，使煙氣流速變大，換熱增強(qiáng)。同時(shí)此部位的水平煙道上積灰較多，有時(shí)厚度最高處達(dá)1m，造成煙氣對(duì)周?chē)�水冷壁放熱減少，煙溫升高。這樣束級(jí)再熱器底部吸熱過(guò)多，極易造成管壁氧化嚴(yán)重，進(jìn)而爆管。
    (4)再熱器管外壁積灰及內(nèi)壁結(jié)垢使得管壁導(dǎo)熱熱阻增大。資料表明，1mm厚的水垢熱阻相當(dāng)于40 mm鋼板的熱阻，而l mm厚的灰垢熱阻則相當(dāng)于400 mm厚鋼板的熱阻，因此污垢熱阻使再熱器內(nèi)外壁面溫差增大，易導(dǎo)致管壁溫度高于管材的許用溫度。
    (5)再熱蒸汽的壓力低，為防止其壓降過(guò)多，一般其流速較低；同時(shí)再熱蒸汽比容大，其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較小。這就要求再熱器的選材裕量應(yīng)相對(duì)大些。如末級(jí)再熱器底部U型彎頭外一圈采用管材為鋼研102，許用溫度為600℃，外二圈采用12Crl MoV．許用溫度為580℃。宴測(cè)B側(cè)外圈壁面溫度有時(shí)高達(dá)587℃，可見(jiàn)再熱器選材裕量過(guò)小。此外，鋼研102管材的抗氧化溫度偏低，因此溫度高時(shí)，明顯表現(xiàn)為一定厚度的氧化鐵皮，易發(fā)生過(guò)熱。
2、解決辦法
    (1)進(jìn)行燃燒調(diào)整。燃燒偏差是導(dǎo)致水平煙道煙氣充滿度不好，出現(xiàn)流速和溫度偏差的根本原因。因此，解決問(wèn)題的重點(diǎn)放在燃燒調(diào)整上。通過(guò)大量的燃燒調(diào)整試驗(yàn)，改善燃燒工況主要從兩個(gè)方面著手：一方面投人并適當(dāng)增大燃燒器上部的反切向風(fēng)。因?yàn)榍袌A燃燒鍋爐內(nèi)的高溫?zé)煔庥行�轉(zhuǎn)，到達(dá)爐膛出口時(shí)仍不能消除，因此殘余旋轉(zhuǎn)使出口煙窗必然存在煙速和溫度偏差。若投入反切向風(fēng)，可以削弱殘余旋轉(zhuǎn)，降低偏差；另一方面提高煤粉細(xì)度，減小一次風(fēng)量，以降低煤粉的燃燼高度。這樣煙氣流程變長(zhǎng)，使氣流的擴(kuò)散范圍變大，從而減小爐膛出口的煙速和溫度偏差。利用商用軟件Fluent 6對(duì)燃燒調(diào)整后的煙氣溫度場(chǎng)模擬顯示，爐膛自由容積出口處的煙溫分布較為規(guī)則，即大的煙溫偏差還沒(méi)有形成，這表明上述燃燒調(diào)整取得了較明顯的效果，很大程度上降低了后屏及末級(jí)再熱器的過(guò)熱程度。圖2示出了燃燒調(diào)整后爐膛自由容積出口橫截面上煙氣溫度場(chǎng)的模擬結(jié)果。
    (2)更換部分管材。提高重點(diǎn)部位的管材等級(jí)，如B側(cè)20排后屏再熱器外二圈及外三圈迎火面底部前彎頭處，管材由原來(lái)的12GIlMoV更換為l304H奧氏體不銹鋼；B側(cè)40排末級(jí)再熱器的外一、外二及外三圈底部U型彎的管材，由原來(lái)的鋼研I02和12 GrlMoV亦更換為T(mén)P304H奧氏體不銹鋼。
    (3)降低管壁的污垢熱阻。加強(qiáng)水質(zhì)的監(jiān)督和考核力度，同時(shí)強(qiáng)化水平煙道吹灰器的使用，確保長(zhǎng)期投入，降低再熱器壁面的導(dǎo)熱熱阻。
    (4)運(yùn)行與檢測(cè)方面。加強(qiáng)再熱器壁溫測(cè)點(diǎn)的檢查與校驗(yàn)工作，通過(guò)繪制壁溫測(cè)點(diǎn)分布曲線，為安全運(yùn)行提供可靠數(shù)據(jù)。同時(shí)要求運(yùn)行人員在保證再熱器管壁不超溫的前提下帶負(fù)荷，對(duì)于超溫現(xiàn)象予以考核。
    (5)管理方面。建立鍋爐受熱面爆管的分析制度和考核制度，查找原因、制定措施、狠抓落實(shí)、注重考核，提高鍋爐受熱面的可靠性。
3、結(jié)論與建議
    針對(duì)300MW機(jī)組鍋爐再熱器頻繁爆管問(wèn)題，從燃燒調(diào)整、管材等級(jí)、壁面結(jié)垢，以及運(yùn)行、檢測(cè)、管理等方面，提出了具體措施，實(shí)施過(guò)程中取得較明顯的效果，再熱器爆管次數(shù)明顯減少。同時(shí)可為300MW、600MW等同類或相近機(jī)組鍋爐再熱器系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供借鑒。建議：
    (1)制造廠家對(duì)于再熱器的薄弱部位，制造時(shí)可直接提高管材等級(jí)。雖然增加了設(shè)備的初投資，但長(zhǎng)遠(yuǎn)看是值得的。
    (2)易形成煙氣走廊的末級(jí)再熱器下部空間，設(shè)計(jì)制造時(shí)應(yīng)予以重視。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。