2209th锅炉包覆过热器爆管原因分析及改进方案

1、2209t/h锅炉包覆过热器爆管原因分析及改进方案摘要：本文分析了华能德州电厂#5锅炉包覆过热器爆管及过热的原因，并针对以 上问题采取了加装连通管、刷耐热涂料、加装均流圈、调整燃烧等措施，取得了较好的 效果。关键词：包覆过热器爆管 改进 连通管 均流圈0前言德州电厂三期工程安装2x660mw进口燃煤发电机组（编号#5、6机组），其中锅炉岛由德国 巴布科克公司设计、制造。锅炉容量2209t/h,为亚临界自然循环汽包炉，单炉膛对冲燃烧，口型布置， 一次中间再热，平衡通风，固态排渣。#5锅炉于2002年4月29日点火，在试运行过程中分别于2002年6月12 口，2002年6月15 日2次发生包覆过热

2、器管子爆管事故。经过第一次改造后运行2个月，#5炉于2002年8月21日左 包墙第11根过热器管再次爆管。为了彻底弄清爆管的原因，我们进行了认真、细致的分析研究。通 过采取相应的改进措施，解决了包覆过热器超温爆管的问题，取得了良好的效果。1包覆过热器结构简介该锅炉采用背靠背的布置方式，炉膛和后包覆过热器之i'可不设水平烟道，过热器包覆系统流稈如 下：从锅筒顶部由52根1）141.3x15.88管子引出的饱和蒸汽进入炉顶进口集箱，经炉顶顶棚过热器 管至包覆过热器后墙，在包覆过热器后墙标高65950mm处通过设在每根管子上的三通分成两路，一 路继续向下经过包覆后墙下段进入低温过热器进口联箱

3、；另一路汇合至包覆侧墙的分配联箱，由分 配联箱又将蒸汽分成两路，一路由18根4）141.3x15.88管子引入包覆左侧墙进口联箱，另-路由14 根*141.3x15.88管子引入包覆右侧墙进口联箱，通过包覆侧墙，蒸汽进入侧墙下联箱，侧墙下联箱 和后墙联箱（低温过热器进口联箱）是相互连通的，系统情况见图1。2事故简介2.1 2002年6月12日，标高63米左包覆过热器前联箱第30根管子（炉前数）爆管。2.2 2002年6月15日，标高63米左包覆过热器前联箱第8根管子（炉前数）爆管。包复受热面流程简图2.3 爆管材料、规格：asme sa 213 t2; <1）63.5x6.58。（相当于

4、 gb5310 12crmo）3爆管原因分析3.1外观检查情况：检查发现左包覆过热器前联箱第8、30根管子爆管，第3-53根管子区域发生严重的变形（向炉 内凸）。第318根区域呈波浪型变形。右包覆过热器前联箱第155根管子发生变形，与左侧相比 变形较轻。左侧包覆过热器前联箱管子变形见图2 （箭头所指为变形区域）。图2左侧包覆过热器管子变形3.2爆口分析：3.2.1元素分析化学元素含量（）cmnsipwswcrmo爆管样品分析0.160.450.20.0250.0250.60.55asmesa2i3t20.1-0.203-0.610.1-030.0250.0250.5-0.810.44-0.65

5、从元素分析结果看，符合asme sa213t2的标准要求。322宏观分析：322.1两次爆管（炉前数第30根和第8根）均呈脆性断ii,爆口断面粗糙，爆口附近存在纵向平 行的小裂纹。见宏观照片3, 4, 5。3.222爆口附近内外壁存在氧化皮，厚度为0.2mm左右。爆口附近管径胀粗明显，其屮爆口附近 管径为70mm,最大胀粗率为9.4%,严重超出规程允许的胀粗率为2.5%的范围。爆口分析结论：宏观特征分析为长时过热特征，属于长时过热爆ii。照片3爆口全貌 爆口尺寸：380x70照片4脆性断口局部照片5爆口附近的裂纹3.2.3微观分析：323.1爆口附近金相组织为：铁素体+少量珠光体区域+碳化物。

6、珠光体中的碳化物多呈球状，并 向晶界聚集。晶界上存在蠕变孔洞，球化45级。见照片6。323.2距爆口 0.5米向火侧金相组织为：铁素体+珠光体。珠光体的区域分散。珠光体形态尚明显, 球化23级。见照片7。323.3右侧包覆过热器前联箱管子变形区域现场金相组织为：铁素体+珠光体，组织正常。见照片8o323.4原始管段的金相组织为：铁素体+珠光体，组织正常。见照片9。微观分析结论：爆口附近组织球化严重，属于长时过热爆口组织特征。照片8右包覆过热器变形区取样400x照片7距爆口 0.5米向火面 400x照片9原始管段组织400x3.3爆管原因：综上分析结果，包覆过热器爆管的原因为长时过热引起的蠕变损

7、伤破坏。4过热原因分析4.1结构方面：4.1.1炉顶棚至后包覆过热器采用了内径为19毫米的节流孔，该节流孔孔径选择偏大，使流向侧包 覆的蒸汽流量明显减少。4.1.2蒸汽从后墙联箱分配到侧包覆前后两个联箱吋存在偏差，流向前侧联箱的流量较少。4.1.3侧包覆采用了管径较大的鰭片管，管内重量流速选择较小。4.1.4侧包覆管间距较大，该部位单管吸热量较大。4.1.5由于包覆过热器和水冷壁系统由鰭片连接为一个整体，包覆过热器温度升高使两者产生较大 的温差，使包覆过热器两侧管屏发生弓形变形，该部位的管屏存在较大的机械应力。4.2燃烧方面：4.2.1由于锅炉炉膛大量结焦，使锅炉燃烧特性改变，炉膛出口烟温较设

8、计值明显升高，包括侧包 覆过热器在内的受热面吸热量较设计值有较大的增加。4.2.2燃用煤质偏离设计煤质，改变了锅炉的燃烧特性。4.2.3为保证屏式过热器、高温过热器、高温再热器汽温在允许范围内，喷入了大量的减温水，使 得流过喷水前的包覆过热器、低温过热器的蒸汽流量明显减少。4.2.4爆管发生在折焰角后上部，说明烟气经过折焰角以后正好冲刷该处，使该区域部分管段过热。5改造方案5.1第一次改造方案为：5.1.1在后包覆过热器下联箱与左、右侧包覆过热器下联箱之间加装连通管。将包覆过热器出口兀 型联箱的后墙联箱的12根"114x20 sa106b连通管与左、右墙联箱的连通管（各6根）连通。依

9、 据现场施工条件，采取近一近；远一远的连接方式。5.1.2砸除水冷壁部分卫燃带。卫燃带总面积1665m2,砸除982m2 （砸除约59%） 5.1.3在侧包覆过热器爆管的变形区域增加阻热材料（粉刷一种耐热涂料），减小该部位的传热。5.2第二次改造方案为：在侧包覆过热器两侧加装均流圈。具体方案如下：在包覆过过热器两侧墙入口联箱的出口管座上加装均流管接，每侧墙125只，总计125x2=250 只，加装位置如图9。dn=48.少彳l=40do=205.3燃烧方面的调整：5.3.1调整一、二、三次风旋流强度、风压等，优化锅炉燃烧，努力降低炉膛出口烟温，尽最大可 能地减少减温水喷水量，增加包覆过热器管通

10、流量。5.3.2燃用接近设计煤质的煤种。6改进后的结果：改造前、后满负荷660mw锅炉左侧包覆过热器温度变化曲线对比情况，见表1。6.1工况为660mw：改前出口平均壁温398°c、单管最高（第27根管子）472°c、单管最低（第 11根管子）382°c。6.2工况为660mw：改后出口平均壁温385°c、单管最高（第27根管子）437°c、单管最低（第 11根管子）372°c。6.3在管子总流量变化到一定值时，节流圈将管子之间流量“拉平”效果明显，从而使水动力特性 趋于平稳。#5炉660mw左侧包覆过热器壁温变化改造前入口壁温660

11、mw改造前出口壁温660mw 改造后入口壁温660mw 改造后出【i壁温660mw050505050505086532097643104444443333333表1改造前、后锅炉左侧包覆过热器管壁温度曲线对比情况注：改造前的壁温指加装连通管并装设壁温测点后测得的壁温数据；改造后的壁温指加均流圈 等全部改造方案实施后测得的壁温数据。市于爆管前包覆过热器无任何壁温测点，因此无法取得壁 温数据。但从爆口的宏观特征和运行时间看，该部位管子超温严重。7结论改造后左、右侧包覆过热器管壁温度下降明显。按照徳巴公司提供的运行控制数据， 在满负荷下侧包覆过热器壁温设计值为362°c,最高不超过486°c。对比数据，基本达到了预期的目 标，改造后至今已连续运行27个月未发生爆管，改造效果明显。8 讨论和建议8.1从改造后的试验数据发现，负荷550mw以下侧包覆过热器