火电厂高温再热器SA-213TP310HCBN（HR3C）管材爆管技术管理探讨

火电厂高温再热器SA-213TP310HCBN（HR3C）管材爆管技术管理探讨

潘金谋

潘金谋

福建省福能晋南热电有限公司福建泉州362200

摘要：在火电厂中，高温再热器的主要作用，是将已经完成做功的低压蒸汽进行再次加热，从而实现循环利用，提升电厂热效率，同时也可以将汽轮机末级叶片的蒸汽温度控制在合理范围内，完成对汽轮机叶片的保护。本文以1050MW超超临界机组为例，对其高温再热器SA-213TP310HCBN（以下简称HR3C）管材的爆管问题进行了分析，希望能够为电厂的稳定可靠运行提供一些参考。

关键词：火电厂；高温再热器；HR3C管材；爆管；原因

前言：火电厂锅炉运行的各类故障和事故中，锅炉管道内部介质长期处于高温、高压的环境，并受到长期的腐蚀和磨损，而且其外部管道也同样受到高温烟气的腐蚀和破坏，如果不实行有效的防治措施，将导致锅炉管道发生爆裂和泄漏，引发安全事故。这不仅极大地影响了锅炉的使用寿命和正常运行，同时给火电厂的经济效益和社会效益造成巨大的损失，因此火电厂锅炉受热面爆管的防范已经成为研究热点。

1.管材超温

1.1锅炉管道超温原因分析

锅炉内部存在严重结焦现象，煤粉过粗、燃烧时间长、出现三次以上的风带过量煤粉等原因，导致锅炉炉膛产生高温烟气，导致锅炉烟道内部的受热面管壁出现超温现象；锅炉过热器内部存在积水，当锅炉着火后，积水很快就蒸发，并形成水塞，锅炉个别管道出现超温；锅炉炉膛火焰位置不合理，造成锅炉炉膛的出口烟气温度产生较大的偏差，造成锅炉局部管道出现超温问题；锅炉管道内部蒸汽对管道的冷却效果较差，导致热量堆积，管道超温。

1.2锅炉管道超温防治措施

保证锅炉煤粉的细度，缩短煤粉的燃烧时间，减少锅炉出现三次以上的风带过量煤粉的产生，避免锅炉不完全燃烧现象的出现；当锅炉机组处于负荷升降频繁的状态，要及时进行滑压运行措施，防治锅炉管道出现超温；当锅炉着火前，要及时在锅炉底部实行蒸汽加热措施，并建立锅炉水循环，启动锅炉过热器或者排汽系统；定期对锅炉管道实行吹灰、除焦措施，以保证锅炉管道受热面的清洁，避免烟气走廊的产生；针对四角配置燃烧器的锅炉，在锅炉运行过程中可对一次风热态调整，使得四角燃烧器风速保持一致，二次风则实行等比分配的方式，以纠正锅炉炉膛火焰偏差，避免锅炉管道出现超温现象。

2.管道焊接质量

根据不完全统计，在火力发电厂故意中，锅炉事故高达60%-70%，出现此事故的主要原因之一是焊接出现瑕疵和人为造成的损伤，焊口出现问题多为焊口质量不佳，管子磨损，内外管壁被腐蚀，或是管子本身材料不好，导致在使用过程中出现泄露、防磨板开焊。人为因素也是原因之一，在安装或是给管口进行检修时，人为因素使金属强度降低，承受不了介质带来的压力，最终爆管。在检修过程中需要锯割、焊接、气割管道，极易伤到其他完好的管道，没有及时发现做处理，或是焊接管子工艺不合格，热处理没达标，都使管道爆漏。此外，管排排列不均，安置于尾部烟道后墙的防磨板脱落，烟气流速加快，管夹之间相互碰撞。最后是管排人孔门磨损，在安装中出现疏漏，其原因是处理焊口位置时没有处理好，不便于焊接，以及金属监督发现不及时，这些都是缩短承压部件寿命的因素，在使用时质量问题随之出现。

3.锅炉正常运行过程中的飞灰磨损

近几年来，由于我国煤炭市场供求关系的日益紧张，造成我国的煤价上涨，并且其燃煤质量呈逐年下降趋势，而且随着燃煤资源的开发和利用，对火力发电厂也产生了越来越大的影响。在我国大部分地区，长期使用的原煤应用基灰分在25%左右。而这种原煤的高灰分会致使在原煤燃烧后飞灰浓度的增加，长期影响使受热面集存了大量的积灰，从而对锅炉的受热面造成严重的磨损。且如果不及时的对在过热器、再热器和水冷壁部位的积灰进行清理，会造成金属壁温度降低，从而导致该部位管子传热效果降低。相应的，磨制煤粉部件的损耗还会增加煤粉中铁或者其他的金属颗粒，并且极易随着飞灰进入尾部烟道，最终加剧对尾部烟道设备的磨损，且这种磨损无法避免。

4.设计可能存在是少许问题

设计单位在进行设计锅炉时要对各承压部件的泄漏问题充分考虑，但在设备的安装过程中还是会由于现场的实际情况受到位置的限制，最终影响质量问题。且随着电厂对高经济效益的追求，会不按照具体的安全流程安装，把安装一台锅炉的工期由原设计安装要求的时间进行缩短，从而导致安装单位短期内投入了大量的人力物力。而这样会致使在安装过程中管道并不是按照具体规定工艺给每一个焊口都留有相应的足够的位置，对于不好焊接的管排位置，金属监督不能及时发现进行改进，致使设备在投入生产之后产生质量问题就会明显地暴露出来。

5.管材爆管的原因

案例：某火电厂1050MW超超级临界机组，最大连续蒸发量达到3035t/h，过热器出口的蒸汽温度为605℃，蒸汽压力29.3MPa，再热器出口的蒸汽温度达到623℃，蒸汽压力5.8MPa。2015年4月，锅炉高温再热器HR3C管道定位块焊缝位置出现爆管事故。这里结合该机组的实际情况，对HR3C管材的爆管原因进行分析，希望能够为HR3C管材的应用提供一些参考。

5.1焊接原因

在该机组中，高温再热器管道通过定位块的方式进行连接，构成紧密的互锁结构，能够有效限制管道的移动和变形。而在机组运行环节，受启动/停止以及运行参数波动的影响，管道的变形和膨胀应力不一致，相互之间形成了外加作用力，与蒸汽引发的工作应力以及焊接残余应力叠加在一起，集中在接头位置，使得焊缝根部的热影响区域应力水平较高，容易引发开裂问题，而一旦开裂，在应力的作用下裂纹发展的速度极快。换言之，焊缝根部位置的高度集中的应力，是导致爆管问题的力学原因。

5.2管材超温

指在运行过程中，管材短时温度超出材料的承受极限，或者长时期处于超温运行状态，导致爆管问题。对机组进行分析，发现其水冷壁存在比较严重的积灰问题，炉膛出口位置的烟气温度相比较设计温度更好，导致了主汽温和再热汽温的升高。措施：减少锅炉燃料中的硫元素和氯元素含量；对锅炉燃烧系统结构、布局、配风等进行改进，并优化燃烧条件，防止锅炉火焰对管壁温度的影响；利用抗腐蚀性较强的材质来制作锅炉水冷管壁，可有效避免水冷管壁受到烟气腐蚀；在管道受热面采取热喷涂层或者电弧防腐喷涂层等防护措施。

结语

在火电厂生产中，由于本身的工作条件，高温再热器管道存在着爆裂的隐患，会影响电厂的正常运行。对于管理人员和技术人员而言，应该对管道爆裂的原因进行深入分析，或者改变焊接接头结构的方式，对引发爆管问题的原因进行有效应对，从而保证机组的稳定可靠运行。

参考文献：

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