當(dāng)前，600MW超臨界機(jī)組已成為我國火力發(fā)電的主流機(jī)型。國華滄東電廠擁有的兩臺(tái)600MW機(jī)組鍋爐就為亞臨界參數(shù)，控制循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛、四角切圓燃燒、燃燒器擺動(dòng)調(diào)溫、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置。最近幾年，電廠鍋爐過熱器爆管現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，事故直接原因大都是由于異物堵塞造成過熱器局部過熱，從而導(dǎo)致爆管。例如，哈爾濱第三發(fā)電廠3、4#機(jī)組為600MW臨界機(jī)組，分別為2009年和2011年，過熱器甲數(shù)第4屏第8圈和甲數(shù)第9屏第4圈發(fā)生爆管。滄東電廠過熱器由爐頂管、后煙井包覆、水平煙道側(cè)墻、低溫過熱器、分隔屏、后屏和末級(jí)過熱器組成，過熱蒸汽流量2028t/h，過熱器出口蒸汽壓力17.50MPa，過熱器出口蒸汽溫度541℃。時(shí)有發(fā)生的過熱器爆管現(xiàn)象讓我們對此高度警惕，因此，分析600MW超臨界機(jī)組過熱器爆管原因，找出恰當(dāng)?shù)念A(yù)防對策非常重要。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、過熱器爆管表現(xiàn)及原因分析
  1.1表現(xiàn)
   過熱器發(fā)生爆管后，表現(xiàn)各不相同。
   廣東珠海金灣發(fā)電廠4#鍋爐末級(jí)過熱器第18屏管前數(shù)第12根發(fā)生爆管后，爆口內(nèi)外表面存在平行于管軸線多條宏觀蠕變裂紋；內(nèi)外表面有明顯氧化皮，爆口呈魚嘴狀，邊緣較鋒利，呈撕裂爆裂。爆管同時(shí)吹穿左數(shù)第18屏第11根和第17屏前數(shù)第10根管。而哈爾濱第三發(fā)電廠經(jīng)過低磷酸鹽處理的#3、4機(jī)組鍋爐爆管處位于后屏過熱器下部彎頭，且有15毫米左右的白色積鹽，經(jīng)過化學(xué)分析，積鹽的抓喲成分是磷酸三鈉和鐵沉積物。
    1.2原因分析
    1. 2.1長期過熱
    長期過熱是指過熱器管壁的溫度長期處于設(shè)計(jì)溫度以上，但低于材料的下臨界溫度，過熱溫度隨不高但持續(xù)時(shí)間長，導(dǎo)致過熱管壁氧化變薄，持久效應(yīng)導(dǎo)致其蠕變速度加快，管徑膨脹變粗，在最薄弱的部位導(dǎo)致爆管。因此，歸納來說造成長期過熱爆管的表現(xiàn)主要有3種：高溫蠕變型、應(yīng)力氧化裂紋型和氧化減薄型。前兩種主要發(fā)生在高溫過熱器外圈的向火面，第三種主要發(fā)生在再熱器中。長期過熱爆管破口形變大多呈現(xiàn)脆性斷口，爆口粗糙，邊緣多不平整。
    1.2.2短時(shí)過熱
    短時(shí)過熱是指過熱器管壁溫度超過材料下臨界溫度，導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低，在管子內(nèi)壓力作用下發(fā)生爆管。短時(shí)過熱大都發(fā)生在直接與火焰接觸的過熱器向火面或者直接受熱輻射的過熱器受熱面。其根本原因是爐內(nèi)局部溫度過高，超過設(shè)計(jì)值�？杀憩F(xiàn)在工質(zhì)流量分配不均勻，管子內(nèi)部結(jié)垢嚴(yán)重或者由異物阻塞管子，也有可能在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)錯(cuò)用鋼材造成強(qiáng)度不夠。短時(shí)過熱爆口塑性變形大，管徑膨脹明顯，管壁減薄呈刀刃狀。
    1. 2.3汽側(cè)氧腐蝕
    汽側(cè)氧腐蝕是指由于水中氧含量和pH值發(fā)生變化、腐蝕導(dǎo)致爆管。管內(nèi)介質(zhì)由于氧的去極化作用，在電化學(xué)反應(yīng)作用下，管內(nèi)鈍化膜破裂處形成點(diǎn)蝕形成腐蝕介質(zhì)，在循環(huán)應(yīng)力作用下腐蝕爆管。汽側(cè)氧腐蝕常發(fā)生在水側(cè)，逐漸擴(kuò)展到外表面，主要在停爐時(shí)發(fā)生腐蝕疲勞。其失效機(jī)理主要有：由于彎頭應(yīng)力集中，促使點(diǎn)蝕產(chǎn)生；下彎頭停爐時(shí)積水；管內(nèi)介質(zhì)含有少量堿和游離的CO2。其爆口特征為管內(nèi)壁產(chǎn)生點(diǎn)狀，典型腐蝕形狀為貝殼狀。
    1.2.4熱疲勞
    熱疲勞是由于鍋爐反復(fù)啟停汽膜所引起的熱應(yīng)力與振動(dòng)引起的交變應(yīng)力而出現(xiàn)的疲勞損壞。其失效原因主要是煙氣中的S、Na、V、Cl等物質(zhì)促進(jìn)腐蝕、爐膛由于水吹灰導(dǎo)致熱沖擊以及超溫導(dǎo)致管材疲勞強(qiáng)度降低等。熱疲勞通常發(fā)生在過熱器高熱流區(qū)域的管子外表面。
2、預(yù)防過熱器爆管對策
    2.1長期過熱預(yù)防
    對于高溫過熱造成的爆管，應(yīng)分清爆管類型采取不同的措施。對于高溫蠕變型，應(yīng)盡量改進(jìn)過熱器受熱面，防止燃燒中心溫度過高，讓介質(zhì)流量均勻分配，并及時(shí)進(jìn)行化學(xué)清理，防止異物和沉積物造成局部過熱。對于氧化裂紋型爆管，大都表明管子壽命已到，應(yīng)及時(shí)予以更換。而氧化減薄型，要注意過熱器的保護(hù)。
    2.2短時(shí)過熱預(yù)防
    鑒于短時(shí)過熱的表現(xiàn)，預(yù)防其發(fā)生，主要應(yīng)改進(jìn)過熱面，保證其介質(zhì)流量合理、分配均勻，同時(shí)，定期對管子進(jìn)行化學(xué)清理，消除管內(nèi)異物和沉積物，防止錯(cuò)用鋼材的發(fā)生。
    2.3汽側(cè)氧腐蝕預(yù)防
    對于汽側(cè)氧腐蝕，防止氧化和注意停爐保護(hù)是關(guān)鍵。對于新爐，啟用時(shí)應(yīng)先進(jìn)行化學(xué)處理，消除鐵銹和贓物，使其內(nèi)壁形成一個(gè)保護(hù)膜；運(yùn)行時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢測水的pH值，適當(dāng)增加鍋爐中氯化物和硫酸鹽的含量。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。
    2.4熱疲勞預(yù)防
    防止熱疲勞產(chǎn)生最關(guān)鍵的是要注意交變應(yīng)力的產(chǎn)生，對于交變應(yīng)力集中區(qū)域的構(gòu)件應(yīng)采取一定的措施，同時(shí)盡量避免鍋爐的頻繁啟停，防止運(yùn)行時(shí)機(jī)械的強(qiáng)力振動(dòng)，還可以通過調(diào)整和改變運(yùn)行參數(shù)以減少壓力和溫度梯度的變化幅度，并盡量減少熱偏差和相鄰管壁的溫度，降低熱沖擊。
3、結(jié)語
    研究防止過熱器爆管的措施是保證火電廠安全可靠運(yùn)行的重要課題。一方面要求重視鍋爐質(zhì)量管理，強(qiáng)化設(shè)計(jì)和制造，另一方面，也要注意加強(qiáng)對過熱器等關(guān)鍵部分的監(jiān)控和巡視，采用科學(xué)的分析方法和分析手段，防止由于經(jīng)驗(yàn)可能導(dǎo)致的偏差和失誤。