影响锅炉过热器、再热器运行可靠性因素分析

1、影响锅炉过热器、再热器运行可靠性因素分析主控二戊张炬1问题概述现代大型火力发电厂为提高能源利用率，单机容量越来越大，不断向高参数 发展，但是由于受钢材承压耐温能力的限制，蒸汽参数基本都维持在确保受热面 金属安全运行的临界范围之内。过热器、再热器是锅炉承压受热面中工质温度和 金属温度最高的部件，保证其运行的可靠性对机组安全运行有着非常重要的作 用。我厂锅炉运行至今已发生过几起高温受热面泄露事故，如何防止锅炉爆管是 我们运行调整的重要项目。本文对影响过热器、再热器运行可靠性分析如下。根据美国电力研究院对锅炉爆管机理的分类，见下表1。蠢1锯炉塔管机理分类类别爆管机理应力断裂短期仗炼、-型蜡死小秤柄斥

2、水僻腐仲苛性腐蚀氧损街、孔it,应力腐蚀裂汉熠，瑞睇性低温腐蚀、水冷壁腐蚀、煤戒嘴蚀.油灰腐蚀磨损飞灰磨损、蘑凿磨损、吠艰磨抵、煤物磨损疲劳振动疲劳.炼疲劳，腐蚀疲劳庾其映修.雄惚损坂化学偏离，苗料壁陷、焊接映路我们知道金属管壁超温、飞灰磨损、管外管内腐蚀、结构设计不周和检修质 量不良等都会造成过热器、再热器故障爆管，从而使其可靠性降低。爆管往往是 由多种因素共同引起的，锅炉不同部位的受热面，由于受热条件不同，发生爆管 的主要原因也不同。2原因分析1）金属管壁超温过热器、再热器是锅炉承压受热面中工质温度和金属温度最高的部件，而汽 侧换热效果又相对较差，所以过热现象较多发生。当金属温度超过允许极

3、限温度， 内部组织发生变化，许用应力降低，在管内压力下产生塑性变形，最后导致爆管。 爆管是锅炉发生较多的运行事故，主要就是部分管子长期超温所致。导致金属管壁超温因素：运行调整不当燃烧组织不好，火焰中心上移引起炉膛出口温度超过设计值，对流受热面吸 热增强，使过热器和再热器超温。如果减温水系统故障，高负荷情况下可能造成 短时超温；或者减温水流量不足、自动调节失灵，不能及时跟踪蒸汽温度变化等， 也会造成过热器短期超温。设计上的缺陷引起超温的因素如果炉膛高度设计偏低，火焰中心偏斜，受热面选材裕度不够或错用材料， 水动力工况差，蒸汽质量流速偏低和受热面结构不合理等因素都会造成超温或存 在较大热偏差，出现

4、局部超温。热偏差主要指蒸汽侧和烟汽侧热偏差。烟汽侧热负荷不均造成热偏差的主要 原因为前后墙对冲燃烧方式引起的烟速和烟温偏差和两侧风量不均引起的燃烧 率不平衡热偏差，以及各只燃烧器热负荷不同引起的偏差。蒸汽侧屏间流量偏差 则存在于各种集箱布置系统，如采用三通结构将导汽管引入过热器、再热器进口 集箱，在集箱三通区域形成涡流，导致该区域的管屏流量偏低，从而造成流量偏 差。同屏受热面热偏差是由于内外圈管子的长度不同，形成同屏的流量偏差和受 热面积偏差，导致同屏各管吸热量不同。制造、安装、检修中引起超温的因素制造、安装过程主要指出现管内异物堵塞而造成工质流动不畅、断路或短路 等情况，导致局部受热管超温。

5、检修不当极易发生管内异物堵塞情况，如在换管 过程中割管工艺不正确，异物掉入垂直管段，或联箱内管座固定焊接物脱落等情 况会引起局部受热面无流量或少流量。2）受热面金属管的磨损燃煤锅炉尾部受热面飞灰磨损是影响长期安全运行的主要原因，位于水平烟 道的高温过热器和再热器同样存在磨损问题。烟气携带灰粒和未燃尽颗粒高速通 过受热面时，使管壁磨损变薄，烟气流速越快，颗粒越粗、越硬，对管壁的撞击 力就越大；烟气中灰浓度越大，撞击的次数就越多，结果都将加速受热面的磨损。飞灰磨损速率取决于灰粒成分（主要是SiO2），煤中灰含量，灰粒动能及飞 灰浓度。金属磨损量与烟气流速的三次方成正比，因此，烟速大小对飞灰磨损速

6、率有决定性影响，设计要选取合理烟速，尽量减少烟速分布不均。随着蒸汽吹灰投运时间累计到一定时间，很多电厂出现蒸汽吹灰通道金属管 磨损严重，蒸汽吹灰虽然起到清洁受热面改善传热的作用，但是吹灰蒸汽必然会 加速局部烟气速度，如果吹灰蒸汽参数选择不当，压力过高则蒸汽速度高，温度 过低则会降低烟气温度使灰粒变硬。所以蒸汽吹灰会造成过热器受热面金属管的 磨损，尤其是再热器的磨损更需引起重视。3）受热面金属管的腐蚀金属管受腐蚀作用，管壁会逐渐减薄，当管壁厚度小于一定值而没有得到相 应处理，就会导致腐蚀爆管事故的发生。腐蚀是指管外高温腐蚀和管内化学腐蚀。 过热器、再热器因为还原性气体比炉膛低，腐蚀速度比水冷壁要

7、小。一般认为高 温腐蚀主要是煤中硫的腐蚀行为，主要是以硫酸为主要成分的熔盐腐蚀和H2S 及硫氧化物造成的气态腐蚀。大量的研究结果认为，在煤燃烧过程中，煤中硫化 合物（FeS2和有机硫RS）与氧发生反应，同时在高温燃烧中煤中的K、Na盐类 转化为它们的高价氧化物K2O和Na2O,这些氧化物会与生成的SO3反应，生成 它们的硫酸盐，硫酸盐进一步与Fe2O3, SO3发生反应而生成复合硫酸盐。这些 复合硫酸盐在550 C580 C的温度范围内呈熔融状态粘附在管壁上与Fe发生 反应，从而加速了炉管的腐蚀（水冷壁、低过、低再、省煤器、空预器易被腐蚀）。管内化学腐蚀与结垢是当给水品质不良时，锅水中的Fe，

8、Cu，Ca，Mg，SiO2 等杂质在蒸发受热面中被浓缩，并从锅水中游离析出附着在管内表面，形成水垢， 水垢的传热系数只有钢管的1/200，热阻很大，使壁温上升，导致管壁过热鼓包 或破裂。喷水减温水质不良，锅炉分离装置损坏或其它原因使饱和蒸汽品质恶化 时，过热器、再热器的管内可能发生结垢，引起过热胀粗直至爆管。锅炉停用时， 管内水或漏入湿空气中的O2、CO2和SO2与管内壁接触会产生停用化学腐蚀。4）焊接质量锅炉各受热面通过焊接组装而成，由于焊口数量多，焊缝与母材一样承受高 温高压，因此焊接质量和焊缝组织不合格是发生爆管的根源。焊接缺陷会在运行中发生变化和发展，会使焊缝有效截面削弱，强度下降，

9、造成应力集中，最终导致爆漏。在运行温度下的持久强度试验表明，断裂一般总 是发生在焊缝和它的热影响区。因此对于合金元素含量较多的合金钢，焊前要进 行预热，以减少焊接过程中的热应力，焊后进行回火或缓冷处理，以改善焊缝组 织，消除焊接应力预防产生裂纹。3几点运行建议、措施1）严密监视过热汽温、再热汽温及其金属壁温，控制汽温、壁温在合格范 围，减小两侧温差，采取可能措施防止受热面超温。磨组配合要合理，有条件时 尽量避免长时间上三层磨运行，含碳量高的耐烧煤种应放在下层磨组。严格按有 关规定进行炉膛及过热器、再热器的定期吹灰，吹灰暖管需充分并控制好吹灰压 力，每次吹灰结束后应检查吹灰器提升阀在关闭状态。吹

10、灰器因故不能回到退出 位置时，应适当降低吹灰母管压力，控制处理时间，否则切断汽源，防止吹灰器 吹损管壁。2）燃烧褐煤、扎煤、印尼煤等高挥发分煤种应按规定偏置一次风量，以石 子煤箱无火星，煤粉着火距离相适应为宣，避免风量风速过大，造成对受热面的 冲刷磨损。炉膛负压不宜过高运行，总风量以最佳过量空气系数为标准，按照氧 量规定适量配风，亦能减少对受热面的冲刷磨损。3）严格控制燃烧高硫煤，防止过热器出现高温腐蚀。必须要燃用高硫煤的 情况下可适当降低过量空气系数采用适当低氧燃烧，以降低SO3的生成量。4）应加强对汽水品质的监控，保证良好的汽水品质。防止水冷壁和过热器 等结垢造成过热爆管。严格执行低负荷排污规定，及时了解汽水品质，任何时候， 只要发现汽水品质不合格，均应采取措施，及时排污，避免受热面结垢腐蚀管壁。5）在锅炉大小修和临修中，对受热面管外腐蚀、