0、概況
    溫州發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程共2臺(tái)125MW單元制機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG -420/13.7-M417型超高壓自然循環(huán)一次中間再熱煤粉爐，分別于1990年12月和1991年7月投產(chǎn)。鍋爐主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。
    鍋爐再熱器分為低溫再熱器和高溫再熱器2級(jí)。低溫再熱器逆流布置在尾部煙道豎井中；高溫再熱器順流布置在水平煙道對(duì)流過熱器后，共104排，排間距為90mm，每排為由7套管組成的U型結(jié)構(gòu)，分別連在進(jìn)口集箱和出口集箱上。高溫再熱器管材為X12CrMb91，規(guī)格為∮42×4.5mm。
    再熱蒸汽的溫度控制以煙氣擋板調(diào)節(jié)為主，以設(shè)在低溫再熱器進(jìn)口前管道上的微量噴水裝置作為細(xì)調(diào)。在高溫再熱器進(jìn)口前管道上還設(shè)有事故噴水裝置。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。
1、高溫再熱器爆管情況
    某年3月，2號(hào)爐運(yùn)行中發(fā)生高溫再熱器管子爆泄。經(jīng)停爐檢查，發(fā)現(xiàn)爆管發(fā)生在高溫再熱器左起第53排第5套管（由外圈向內(nèi)數(shù)，下同），距U型下彎頭約200mm處直管段，并吹損相鄰數(shù)根管子。爆破口縱向長(zhǎng)50mm，最寬處為5mm，管子有明顯的脹粗現(xiàn)象，即由原來的∮42mm脹粗到∮55.8mm，U型彎頭外表面有多條縱向裂紋。尤為異常的是，在該管及相領(lǐng)的左起第54排第5套管內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)有大量黑色粉末狀異物，2根管子的下彎頭部分已經(jīng)被這些異物完全堵塞。第54排第5套管同樣也有脹粗和彎頭表面縱向裂紋，只是未爆管。
    同年5月及12月1號(hào)爐和2號(hào)爐又分別發(fā)生高溫再熱器爆管事故。經(jīng)過檢查，與3月爆管情況非常相似，爆破的管子均有明顯的脹粗現(xiàn)象和彎頭表面縱向裂紋，同時(shí)在爆破管及部分相鄰管中發(fā)現(xiàn)了黑色粉末狀異物。3次爆管分布情況如表2所不。
2、爆管原因分析
    爆管發(fā)生后加強(qiáng)了對(duì)高溫再熱器管的監(jiān)視，并利用每一次停爐機(jī)會(huì)對(duì)高溫再熱器管進(jìn)行外觀檢查，又多次發(fā)現(xiàn)并處理了已經(jīng)被異物堵塞但還未發(fā)生爆泄的高溫再熱器管，避免了爆管造成的非計(jì)劃停運(yùn)。綜合分析這些管子以及已經(jīng)發(fā)生爆泄的管子（如表2所示），可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：
    (1)所有管子下彎頭內(nèi)部均被大量黑色粉末狀異物堵死，汽流無法通過。單根管內(nèi)異物總量約在1000～1500 g左右。
    (2)所有管子均集中發(fā)生在高溫再熱器管排的中間部分，即左起第48排至第56排（高溫再熱器一共104排）。
    (3)所有管子均集中發(fā)生在管排的第6或第7套管（由外圈向內(nèi)數(shù)）。而同管排的其他套管經(jīng)檢查均未發(fā)現(xiàn)異物堵塞現(xiàn)象。
    (4)管子外觀均有不同程度的脹粗現(xiàn)象，嚴(yán)重的管子彎頭部分外表面有縱向裂紋。
    從管子外觀、爆破口形狀及金相分析結(jié)果來看，屬于過熱爆管。對(duì)黑色粉末狀異物進(jìn)行化學(xué)分析，主要成分為鐵氧化合物。
    分析爆管原因的關(guān)鍵在于找到沉積在U型彎頭內(nèi)的鐵氧化物的來源。經(jīng)分析，共有兩種可能性：一是鐵氧化物來自爆破的高溫再熱器管本身；二是鐵氧化物來自于高溫再熱器上游其他設(shè)備。以下對(duì)兩種可能性進(jìn)行具體研究分析。
2.1對(duì)高溫再熱器受熱面的分析
    如果鐵氧化物來自高溫再熱器管本身，即由于設(shè)計(jì)或運(yùn)行等原因造成高溫再熱器局部管子超溫，會(huì)使管內(nèi)氧化膜疏松而脫落，并最終堵塞U型下彎頭，造成汽流阻斷，過熱脹粗直至爆管。經(jīng)過計(jì)算，單根高溫再熱器管子如果減薄0.1mm.就會(huì)產(chǎn)生超過1000 g的鐵氧化物。由于目前一般測(cè)厚儀的精度為0.1mm，再考慮制造上的誤差，所以不能通過測(cè)量管子壁厚的簡(jiǎn)單辦法來判斷鐵氧化物是否來自于管內(nèi)氧化膜的疏松脫落，而只能通過試驗(yàn)方法來確定。
    在對(duì)1號(hào)爐進(jìn)行了高溫再熱器壁溫試驗(yàn)中，共設(shè)置高溫再熱器進(jìn)口煙溫測(cè)點(diǎn)20組，有代表性的高溫再熱器壁溫測(cè)點(diǎn)65組，并在50% N100%負(fù)荷范圍內(nèi)多個(gè)工況條件下進(jìn)行了試驗(yàn)。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得出以下結(jié)果：
    (1)除其中1個(gè)工況平均煙溫達(dá)到793.4℃外，其他情況下高溫再熱器進(jìn)口平均煙溫均低于設(shè)計(jì)值790℃。雖然存在局部煙溫偏差，但總趨勢(shì)是下層高于上層；右側(cè)高于左側(cè)。最高煙溫并不是出現(xiàn)在高再中間部位。
    (2)試驗(yàn)結(jié)果顯示同排管子中，壁溫最高的是第7套管．而非第5、第6套管。
    (3)根據(jù)上海鍋爐廠計(jì)算書，高溫再熱器計(jì)算壁溫為569℃。從試驗(yàn)來看，滿負(fù)荷情況下，壁溫超過569℃的管子較普遍，但絕大多數(shù)均未達(dá)到X12CrlVb91材料的使用溫度650℃。而且壁溫分布呈現(xiàn)右側(cè)高左側(cè)低，這與進(jìn)口煙溫分布相對(duì)應(yīng)。
    綜上所述，基本上可以排除鐵氧化物來自高溫再熱器管本身超溫造成的可能性。因?yàn)�，即使個(gè)別管在一定工況下存在超溫，發(fā)生爆泄的也應(yīng)該是壁溫較高的右側(cè)管子，而且應(yīng)該是壁溫最高的第7套管。這顯然與事實(shí)不符。
2.2對(duì)高溫再熱器上游設(shè)備的運(yùn)行分析
    1號(hào)爐大修期間，曾利用內(nèi)窺鏡對(duì)高溫再熱器進(jìn)口集箱進(jìn)行檢查，集箱內(nèi)壁清潔無雜物。經(jīng)分析，鐵氧化物可能來源于高溫再熱器進(jìn)口集箱前的上游設(shè)備，理由如下：
    (1)從以往的鍋爐水冷壁割管檢查看，由于缺乏啟停監(jiān)督及停爐保養(yǎng)不夠規(guī)范，鍋爐結(jié)垢速率較高，且垢的成分以鐵氧化物為主。
    (2)發(fā)生高溫再熱器爆管前一段時(shí)期，機(jī)組運(yùn)行不是很穩(wěn)定，啟停次數(shù)較多，且升降負(fù)荷頻繁。這樣，部分附著不是十分堅(jiān)固的氧化鐵垢（特別是在停機(jī)過程中產(chǎn)生的垢）在機(jī)組啟動(dòng)或大幅度變負(fù)荷情況下發(fā)生脫落，被蒸汽帶到下游設(shè)備，并在汽流速度較低部位發(fā)生沉降。
    (3)汽流中夾帶的固體顆粒發(fā)生沉降的條件是汽流速度低于沉降速度。所以沉降產(chǎn)生的部位，應(yīng)是局部汽流速度最低的地方。再熱蒸汽質(zhì)量流速較低，且高溫再熱器具有U型下彎頭等易產(chǎn)生分離沉降的結(jié)構(gòu)，符合沉降條件。高溫再熱器進(jìn)口集箱為兩端進(jìn)汽，出口集箱為兩端出汽，從汽流速度分布來看，中間部分為整個(gè)高溫再熱器管排汽流速度最低的部分，也就是最容易發(fā)生沉降的部位。
    (4)從高溫再熱器進(jìn)口集箱的結(jié)構(gòu)（如圖1所示）來看，同一管排中，第5、第6套管從集箱的引出口是最低的。蒸汽從上游系統(tǒng)攜帶來的鐵氧化物雜質(zhì)最易沉積在第5、第6套管內(nèi)。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。
3、分析結(jié)論及對(duì)策
    通過上面分析，可以得出如下結(jié)論：400 t/h鍋爐高溫再熱器爆管的原因是由于缺乏啟停監(jiān)督及停爐保養(yǎng)不夠規(guī)范，造成鍋爐結(jié)垢。再加上啟停和升降負(fù)荷頻繁，部分附著不是十分堅(jiān)固的氧化鐵垢發(fā)生脫落，被蒸汽帶到下游設(shè)備，并在汽流速度相對(duì)較低的高溫再熱器中間部分位置較低的第5、第6套管內(nèi)發(fā)生沉降，堵塞管子，最終造成過熱爆管。為此采取了以下對(duì)策：
    (1)加強(qiáng)了化學(xué)監(jiān)督的力度，特別是加強(qiáng)和規(guī)范啟停期間的化學(xué)監(jiān)督和停爐保養(yǎng)工作。
    (2)加強(qiáng)管理，加大設(shè)備整治力度，保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，減少啟停次數(shù)。
    (3)對(duì)鍋爐進(jìn)行化學(xué)清洗。
    (4)利用停機(jī)機(jī)會(huì)，加強(qiáng)對(duì)高溫再熱器重點(diǎn)管排的檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被異物堵塞的管子，防止爆管造成非計(jì)劃停機(jī)。（檢查的方法主要有外觀看是否脹粗、有無過熱痕跡以及用火把加熱有無氧化皮爆裂等）。
    采取以上措施后，2臺(tái)鍋爐至今未再發(fā)生高溫再熱器爆管事故，也未再發(fā)現(xiàn)被異物堵塞的管子。高溫再熱器爆管問題得到了根治。