大容量鍋爐高溫受熱面超溫失效原因及對(duì)策

1、大容量鍋爐高溫受熱面超溫失效原因及對(duì)策作者：佚名文章來(lái)源：不詳點(diǎn)擊數(shù)：299更新時(shí)間：2008-9-24 8:44:20 '丁收藏此頁(yè)摘 要：近年來(lái)，人容量鍋爐高溫受熱面超溫爆管現(xiàn)象普遍，嚴(yán)重危及了機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此，結(jié)合超溫爆管事故，分析了高溫受熱面超溫原因，介紹了受熱面管子因過(guò)熱或高溫腐蝕而 失效的機(jī)理，并提岀了解決問(wèn)題的相應(yīng)技術(shù)描施。關(guān)鍵詞：人容量鍋爐；受熱面；超溫；爆管；失效；對(duì)策over temperature failures of high temperature heating surface in largecapacityboilers: cause ana

2、lysis and countermeasurescheng shaobingl, tan changyou2(1. guangdong electric power industrial school, guangzhou 510520, china;2. guan gdong guangdian power grid group co., ltdguangzhou 510600, china)abstract: the prevalent over temperature caused tube bursting of high temperatu re heating surface i

3、n largecapacity boi lers in recent years has seriously enda n geredthe safe and economic opcration of units. this paper analyzes the causes of the overtemperature problem, describes the mechanism of heating surfa ce tube failures dueto overheat or high temperature corrosion, and pu ts forward some c

4、ountermeasureskeywords: largecapacity boiler;heating surface; ovcrtcmpcrature; tubebursting;failure;countermeasure現(xiàn)代大型火力發(fā)電廠鍋爐過(guò)熱蒸汽器、再熱蒸汽器超溫爆管現(xiàn)象較普遍，不 論是國(guó)產(chǎn)型、引進(jìn)型、進(jìn)口型都發(fā)生過(guò)超溫爆管事故，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。 現(xiàn)以200 mw, 300 mw機(jī)組鍋爐過(guò)熱蒸汽器、再熱蒸汽器為例，對(duì)其超溫失效原 因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防止措施，供電廠鍋爐工作者參考、借鑒。1受熱面超溫原因分析11切向燃燒引起煙溫偏差四角布置切圓燃燒方式的鍋爐，在爐膛岀口處

5、存在著一定的殘余氣流旋轉(zhuǎn)， 使沿爐膛寬度方向的爐膛出口煙溫和煙速分布存在一定偏差。燃燒器的布置方 式，如各股氣流的引入角度，一、二、三次風(fēng)的動(dòng)量比，氣流切圓直徑影響到氣 流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，進(jìn)而影響水平煙道的煙溫分布，這些兇素都使實(shí)際的受熱面吸熱 產(chǎn)生了偏井。因此，煙氣溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的分布偏并是過(guò)熱蒸汽器、再熱蒸汽器 管超溫的重要原因。切向燃燒鍋爐爐膛出口的煙溫偏差具有以下特點(diǎn)：鍋爐容量越大則偏差越 大；吸熱偏差的圖形發(fā)生變化，吸熱量最大點(diǎn)遠(yuǎn)離爐膛中心而離爐墻約（0.1 0.15）b （b為爐膛寬度，常規(guī)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，該點(diǎn)靠近右側(cè)墻）；爐膛岀口 熱偏井的圖形和煙溫、煙速的分布基木固定。爐膛出口右

6、下部（逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 時(shí)）有一個(gè)高煙溫、煙速區(qū)，它們使該處的再熱蒸汽器管屏下部壁溫急劇升高。 12“煙氣走廊”及集箱系統(tǒng)的三通區(qū)域存在渦流高溫過(guò)熱蒸汽器的爆管多發(fā)生于外圈下彎頭的前彎向火側(cè)，這是由于此處處 于高煙溫區(qū)，且下部不同程度地存在一定的煙氣走廊，使底部通過(guò)的煙氣量增人, 造成底部的彎頭處容易超溫。目前大容量鍋爐再熱蒸汽器集箱多是采用三通結(jié)構(gòu)，并從徑向引入、引岀。 由于進(jìn)口三通附近的集箱存在渦流區(qū)，使該區(qū)域管屏屮的流量減少，屏間熱偏差 増大，增加了超溫爆管的可能性，切向燃燒鍋爐燃燒側(cè)熱負(fù)荷較高的區(qū)域往往位 于進(jìn)口三通附近，若設(shè)計(jì)不當(dāng)，加上這兩種偏差疊加，就極易造成進(jìn)口三通附近 管屏超溫爆

7、管。1.3同屏各管的吸熱偏差過(guò)熱蒸汽器、再熱蒸汽器同屏管間吸熱偏差較大是造成超溫的另一主要原 因。同一屏屮各根管子進(jìn)出口汽溫有很大的偏差，同屏各排管子受爐膛或屏前煙 氣輻射的角系數(shù)也不同，因而各排管子的吸熱偏差大，特別是外管圈、最內(nèi)管圈 吸熱量大，熱偏差大，該部位最易超溫爆管。1.4壁溫測(cè)點(diǎn)溫度失真由于表盤(pán)的受熱面壁溫運(yùn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)不能真實(shí)反映實(shí)際壁溫狀況，顯示值低， 使運(yùn)行人員進(jìn)行壁溫調(diào)整失去依據(jù)而造成超溫。這主要是由于測(cè)點(diǎn)位置的選擇及 安裝方法不合適，使測(cè)點(diǎn)未裝在最高壁溫管上，且插入式的安裝方法經(jīng)常不能正 確測(cè)岀實(shí)際岀口溫度。15燃燒調(diào)整不當(dāng)，造成火焰中心上移或燃燒偏斜運(yùn)行屮不能根據(jù)燃燒的需要

8、及時(shí)調(diào)整各層燃燒器配風(fēng)，使燃燒器工況惡化， 火焰小心上移；煤粉燃燒行程加長(zhǎng)，使?fàn)t膛岀口煙溫升高，加大超溫的幅度；同 層燃燒器各角一次風(fēng)口風(fēng)速不均勻，同層給粉機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻等造成燃燒偏斜，使 爐膛岀口煙道溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)分布不均，加人局部超溫的可能。1.6鍋爐設(shè)備運(yùn)行工況的改變?cè)谄鹜Ｄッ簷C(jī)及鍋爐負(fù)荷升降的過(guò)程屮，運(yùn)行工況的動(dòng)態(tài)變化速度過(guò)快，這 會(huì)使過(guò)熱蒸汽器管壁溫度上升，而經(jīng)常在這種狀態(tài)運(yùn)行，必然導(dǎo)致超溫效應(yīng)的積 累。在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，對(duì)后屏出口汽溫控制不當(dāng)，則會(huì)造成后屏過(guò)熱蒸汽器超溫。 1.7受熱面表面清潔程度對(duì)超溫的影響受熱面表面積灰、結(jié)渣、結(jié)垢等也會(huì)造成壁溫升高。吹灰器長(zhǎng)期不能投入， 使?fàn)t膛受熱

9、面粘灰嚴(yán)重，促使?fàn)t膛出口煙氣溫度進(jìn)一步升高，加劇過(guò)熱蒸汽器超 7ihlo1.8空氣預(yù)熱器、爐本體漏風(fēng)也會(huì)加劇超溫運(yùn)行中空氣預(yù)熱器漏風(fēng)嚴(yán)重，可使燃燒器配風(fēng)不足，造成燃燒偏斜，燃燒過(guò) 程加長(zhǎng)，加劇過(guò)熱蒸汽器超溫；爐底漏風(fēng)、爐木體漏風(fēng)嚴(yán)重，造成爐膛出口煙溫、 煙氣量增加，加劇超溫。2受熱面超溫失效機(jī)理介紹2.1受熱面超溫過(guò)熱引起組織老化而產(chǎn)生蠕變爆管高溫受熱面（以電廠典型材料12crlmov珠光體鋼為例），長(zhǎng)期在高溫屮運(yùn)行, 金相組織發(fā)生有規(guī)律的變化，顯微組織經(jīng)歷一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，主耍表現(xiàn)為碳化 物的變化。碳化物的變化形態(tài)及聚集情況分為5個(gè)階段。a）未球化組織特征為聚集形態(tài)的珠光體，其中碳化物并非全

10、為片狀，存在灰色的塊狀 區(qū)域，此組織為材料的原始組織（見(jiàn)圖1）。圖1未球化（硝酸酒精溶液浸燭，600 x ）b）輕度球化組織特征為聚集形態(tài)的珠光休區(qū)域已開(kāi)始分散，但其組織還是十分密集，珠光體保持原有的區(qū)域狀態(tài)，珠光體內(nèi)碳化物已全部成為小球體（見(jiàn)圖2）。圖3中度球化t硝酸酒粘溶液浸諒，600 x ）c）中度球化組織特征為珠光體區(qū)域內(nèi)碳化物已明顯分散，但保持原冇的區(qū)域形態(tài)，珠光 體內(nèi)碳化物已全部成小球體（見(jiàn)圖3）。圖3中度球化（硝酸酒精溶液浸燭，600 x）d）完全球化大部分碳化物已分布于鐵素體晶界上，僅有極少量的珠光體區(qū)域的痕跡（見(jiàn)圖4) o圖4憲全球化（硝酸酒犧溶液浸慳，600 x）e）聚集式

11、球化組織特征為珠光體區(qū)域形態(tài)完全消失，碳化物小球在鐵素體晶界上分布，出 現(xiàn)了大量的“雙重晶界"現(xiàn)象，最后形成蠕變孔洞和蠕變孔洞鏈，出現(xiàn)明顯蠕變損 傷特征（見(jiàn)圖5）。圖5炭集式球化（硝酸酒縮溶液浸蝕.600 x）隨著受熱面的溫度超過(guò)設(shè)計(jì)使用溫度，鋼的基休組織球化和蠕變速度加快， 組織嚴(yán)重老化，致使蠕變極限下降，從而產(chǎn)生了蠕變孔洞。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加, 蠕變孔洞也增加，這些蠕變孔洞逐漸擴(kuò)大并連接成串，形成微裂紋，然后又形成 較大的裂紋，一直至過(guò)熱爆管（見(jiàn)圖6）。圖6岀現(xiàn)孔洞及微裂紋（硝酸酒fllis液浸燭.600 x）2.2受熱面高溫氧化腐蝕導(dǎo)致管壁減薄而失效1 2下一頁(yè)職稱(chēng)論文代寫(xiě)代發(fā)

12、表（核心期刊發(fā)表3個(gè)月，省級(jí)期刊2個(gè)月）新聞錄入：admin責(zé)任編輯：admin上-篇新聞：循壞流化床鍋爐主要的濟(jì)損部件及防濟(jì)措施 下-篇新聞：線路接地故障【字體：小 大】【發(fā)表評(píng)論】【加入收藏】【告訴好友】【打印此文】【關(guān)閉窗口】匡1網(wǎng)友評(píng)論：（只顯示最新10條。評(píng)論內(nèi)容只代表網(wǎng)友觀點(diǎn)，與本站立場(chǎng)無(wú)關(guān)?。](méi)有任何評(píng)論質(zhì)下長(zhǎng)期工作，管子外儲(chǔ)受高溫?zé)煔獾臎_刷腐蝕，產(chǎn)生高溫?zé)煔庋趸g；管子內(nèi)部受流動(dòng)過(guò)熱蒸汽溫度 和壓力的作用，產(chǎn)生高溫蒸汽氧化腐蝕，這樣，在內(nèi)外腐蝕作用下,受熱面管材過(guò)熱、變薄、老化,直至 失效爆管。煙氣側(cè)的為溫腐蝕是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，髙溫腐蝕主耍是硫酸鹽型高溫腐蝕。鍋爐在運(yùn)

13、行中， 管壁中的鐵與氧反應(yīng)生成一層很簿的氧化鐵，該氧化鐵對(duì)管壁具有保護(hù)作用，但是，如果在過(guò)熱蒸汽器、 再熱蒸汽器煙氣側(cè)產(chǎn)生硫酸鹽型高溫腐蝕，就會(huì)破壞這層穩(wěn)定的氧化鐵保護(hù)層，管壁會(huì)因腐蝕而變薄，造 成受熱面失效。硫酸鹽型腐蝕多發(fā)生在550710 °c的溫度下，其中在650700 °c的溫度下腐蝕最強(qiáng)烈， 其化學(xué)反應(yīng)為：4fc+ 30： 2 （fe2（）0 （械金屬緘化物）.+bs（）4 （堿金屬疏酸鹽熔點(diǎn)較低）.+ 卜cc）3 + 3soi 2mfc （so4 ）3 （復(fù)合硫酸鹽熔點(diǎn)很低）.蒸汽側(cè)高溫氣化腐蝕的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程為：lc+4h?o(1)卜eqq ' l;e-

14、4i-eo.(2)3fco+ n2o-fcq 1 h2.高溫過(guò)熱蒸汽發(fā)牛在上述式（1）（3）的循環(huán)氧化過(guò)程中。隨著管子氧化腐蝕層的加 厚，明顯影響管壁的傳熱性能，降低管子的熱效率，同時(shí)使管壁溫度升高，進(jìn)一步加速氧化 腐蝕，引起管材過(guò)熱及過(guò)早老化，強(qiáng)度降低，直到管壁不能承受管內(nèi)壓力時(shí)，即發(fā)生爆管。 另外，由于氧化層與母材的膨脹系數(shù)不同，脆性人，在鍋爐起停頻繁時(shí)，易使氧化層脫落 并沉積在管內(nèi)下部，增加流動(dòng)阻力，破壞止常的熱循環(huán)而引起管壁溫度升高，加速組織的球 化過(guò)程，使基體中的合金元素貧化，造成管材的耐熱性能和熱強(qiáng)性能降低而產(chǎn)牛爆管。高溫 受熱面工作溫度均在鋼材的蠕變溫度范圍內(nèi)。超溫過(guò)熱造成失效以

15、蠕變爆管為主，這種形式 的爆管在直管段、彎管段均有,以彎管段居多；高溫氧化腐蝕導(dǎo)致管壁減薄而失效（在這種 失效屮也伴隨著管壁超溫，加劇組織老化）多發(fā)生在過(guò)熱蒸汽器、再熱蒸汽器出口管段。3解決高溫受熱面超溫問(wèn)題的對(duì)策3.1削弱殘余氣流旋轉(zhuǎn)削弱殘余氣流旋轉(zhuǎn)主要有以下方法：a）通過(guò)改變?nèi)紵鳉饬饕敕较?，減小實(shí)際切鬪直徑，盡量接近設(shè)計(jì)工況；b）鍋爐一、二次風(fēng)匹配合理，保證一定的動(dòng)量比，以組織良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)；c）應(yīng)用反切技術(shù)對(duì)燃燒器做適當(dāng)改造，以消除殘余氣流旋轉(zhuǎn)。3.2注意減少三通區(qū)域內(nèi)渦流的影響和同屏間的熱偏差a）掌握由集箱三通區(qū)域內(nèi)渦流引起的屏間流量偏差和同屏熱偏差的準(zhǔn)確計(jì)算方法，設(shè) 計(jì)上要

16、避免使煙溫偏差與三通區(qū)域內(nèi)渦流兩種偏差疊加在一片再熱蒸汽器上。b）在后屏及高溫過(guò)熱蒸汽器各管排入口管加裝節(jié)流孔板，調(diào)整各管間的流量分配，使 各管壁溫偏差減小，緩解過(guò)熱蒸汽器的超溫；通過(guò)嚴(yán)密的計(jì)算，在再熱蒸汽器管屏中的低溫 段考慮加裝節(jié)流孔板，減少熬汽流量，增加其它管屏流量，從而達(dá)到高溫管屏降溫的目的。 作為輔助措施，可在髙溫段涂上保溫材料。3.3壁溫測(cè)量盡量準(zhǔn)確壁溫測(cè)點(diǎn)選擇合適及在可能超溫的地方加裝必耍的測(cè)點(diǎn)，將測(cè)點(diǎn)裝在實(shí)際最高壁溫的管 子上，改進(jìn)安裝方法，使熱電偶的接點(diǎn)能可靠地與管壁接觸；盡量推廣和應(yīng)用鍋爐“四管”泄 漏的在線檢測(cè)技術(shù)。3.4做好運(yùn)行調(diào)整工作a）做好燃燒調(diào)整工作，保持合適的爐

17、膛火焰屮心，防止火焰偏斜。對(duì)超溫嚴(yán)重的鍋爐 跡行針対性較強(qiáng)的燃燒調(diào)整試驗(yàn)，調(diào)整好鍋爐燃燒的配風(fēng)及火焰中心高度，找出合理的運(yùn)行 方式，緩解超溫問(wèn)題。b）運(yùn)行中控制好機(jī)組起停、磨煤機(jī)升降負(fù)荷的調(diào)節(jié)速度，避免變化速度過(guò)快造成的超 溫；保持受熱面內(nèi)外的清潔；減少因空氣預(yù)熱器和爐膛木體漏風(fēng)引起的超溫。c）控制好爐膛出口煙溫和管內(nèi)蒸汽溫度不超溫并及時(shí)投入減溫裝置。3.5防止或減輕高溫氧化腐蝕a）嚴(yán)格按照鍋爐監(jiān)察和金屬監(jiān)秤規(guī)程，嚴(yán)禁超溫、超壓運(yùn)行，加強(qiáng)爐水管理，把ph值 控制在要求的范圍內(nèi)。停爐檢修期間，要采取妥善的防腐橫施。根據(jù)蒸汽側(cè)鬲溫氧化腐蝕機(jī) 理，采取措施，減輕或防止高溫腐蝕的發(fā)生。b）硫酸鹽高溫腐蝕的程度主要與溫度的高低冇關(guān)，溫度越高，腐蝕越嚴(yán)重，控制管壁 溫度是減輕高溫腐蝕的最有效辦法。在實(shí)際應(yīng)用中，有以下一些具體方法：