鐵嶺發電廠4臺300MW機組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠引進美國CE公司專利技術制造的一次中間再熱、亞臨界、自然循環汽包爐，型號為HG -1021/18.2 - YM4。該鍋爐采用四角布置的擺動式直流燃燒器，切向燃燒，假相切圓逆時針旋轉。再熱蒸汽流程為：汽輪機高壓缸做功后的冷再熱蒸汽引回到鍋爐再熱器系統，經由再熱器減溫器壁式再熱器、后屏再熱器、末級再熱器變為熱再熱蒸汽。再熱器用材上，最大限度地使用各種材質，如鋼研102、12GrlMoV、TP304H等。再熱蒸汽參數如表1所示。
自1993年第一臺機組發電以來，鍋爐再熱器爆管事故時有發生，據“四管”爆破分類統計顯示，再熱器爆管占到“四管”爆破的80%，鍋爐被迫臨檢時，一次臨檢損失達20萬元，嚴重影響機組的安全與經濟運行。因此，必須控制該鍋爐再熱器頻繁爆管的被動局面，提高再熱器系統的可靠性。
1、再熱器爆管分析
鐵嶺發電廠的三部分再熱器中，后屏及末級再熱器發生爆管次數較多。宏觀檢查發現，爆管時的管子外表面氧化層厚度可達0.8 mm．內壁面迎火側有厚度可達0,5 mm的垢層，這是長期高溫氧化最明顯的特征。發生爆管的爆口方位多在鍋爐B側（沿煙道方向的右手側）迎火面，U型管的下部前彎頭處。金相分析可知，爆口附近組織已中度球化，有的可達4-5級，伴有大量的蠕變微裂紋，并且爆口邊緣很鈍，具有典型的長期過熱爆口的形狀特征。統計顯示，再熱器薄弱材質部位是爆管易發處，如后屏再熱器外一圈是TP304H奧氏體不銹鋼而外二圈是12GrlMoV，則爆管易發生在外二圈。根據上述特征，可以推知導致后屏及末級再熱器爆管的根本原因是過熱。進一步分析，造成過熱的主要原因可歸納如下：
(1)水平煙道人口煙氣充滿度不好，流量偏差導致兩側煙氣流速偏差較大，進而兩側煙氣溫差增加。圖l示出了后屏30排及末級60排再熱器熱力試驗的壁溫分布曲線。曲線顯示，鍋爐B側再熱器外壁面溫度明顯高于A側（沿煙道方向的左手側），溫差高達50℃。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時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。
(2)后屏再熱器的前彎頭處，各環的曲率半徑不同，環間距相對較大，對流和輻射的表面傳熱系數較直管部分大，吸熱增加。因此，前彎頭處是薄弱環節，易過熱而發生爆管。
(3)末級再熱器下部空間易形成煙氣走廊，使煙氣流速變大，換熱增強。同時此部位的水平煙道上積灰較多，有時厚度最高處達1m，造成煙氣對周圍水冷壁放熱減少，煙溫升高。這樣束級再熱器底部吸熱過多，極易造成管壁氧化嚴重，進而爆管。
(4)再熱器管外壁積灰及內壁結垢使得管壁導熱熱阻增大。資料表明，1mm厚的水垢熱阻相當于40 mm鋼板的熱阻，而l mm厚的灰垢熱阻則相當于400 mm厚鋼板的熱阻，因此污垢熱阻使再熱器內外壁面溫差增大，易導致管壁溫度高于管材的許用溫度。
(5)再熱蒸汽的壓力低，為防止其壓降過多，一般其流速較低；同時再熱蒸汽比容大，其表面傳熱系數較小。這就要求再熱器的選材裕量應相對大些。如末級再熱器底部U型彎頭外一圈采用管材為鋼研102，許用溫度為600℃，外二圈采用12Crl MoV．許用溫度為580℃。宴測B側外圈壁面溫度有時高達587℃，可見再熱器選材裕量過小。此外，鋼研102管材的抗氧化溫度偏低，因此溫度高時，明顯表現為一定厚度的氧化鐵皮，易發生過熱。
2、解決辦法
(1)進行燃燒調整。燃燒偏差是導致水平煙道煙氣充滿度不好，出現流速和溫度偏差的根本原因。因此，解決問題的重點放在燃燒調整上。通過大量的燃燒調整試驗，改善燃燒工況主要從兩個方面著手：一方面投人并適當增大燃燒器上部的反切向風。因為切圓燃燒鍋爐內的高溫煙氣有旋轉，到達爐膛出口時仍不能消除，因此殘余旋轉使出口煙窗必然存在煙速和溫度偏差。若投入反切向風，可以削弱殘余旋轉，降低偏差；另一方面提高煤粉細度，減小一次風量，以降低煤粉的燃燼高度。這樣煙氣流程變長，使氣流的擴散范圍變大，從而減小爐膛出口的煙速和溫度偏差。利用商用軟件Fluent 6對燃燒調整后的煙氣溫度場模擬顯示，爐膛自由容積出口處的煙溫分布較為規則，即大的煙溫偏差還沒有形成，這表明上述燃燒調整取得了較明顯的效果，很大程度上降低了后屏及末級再熱器的過熱程度。圖2示出了燃燒調整后爐膛自由容積出口橫截面上煙氣溫度場的模擬結果。
(2)更換部分管材。提高重點部位的管材等級，如B側20排后屏再熱器外二圈及外三圈迎火面底部前彎頭處，管材由原來的12GIlMoV更換為l304H奧氏體不銹鋼；B側40排末級再熱器的外一、外二及外三圈底部U型彎的管材，由原來的鋼研I02和12 GrlMoV亦更換為TP304H奧氏體不銹鋼。
(3)降低管壁的污垢熱阻。加強水質的監督和考核力度，同時強化水平煙道吹灰器的使用，確保長期投入，降低再熱器壁面的導熱熱阻。
(4)運行與檢測方面。加強再熱器壁溫測點的檢查與校驗工作，通過繪制壁溫測點分布曲線，為安全運行提供可靠數據。同時要求運行人員在保證再熱器管壁不超溫的前提下帶負荷，對于超溫現象予以考核。
(5)管理方面。建立鍋爐受熱面爆管的分析制度和考核制度，查找原因、制定措施、狠抓落實、注重考核，提高鍋爐受熱面的可靠性。
3、結論與建議
針對300MW機組鍋爐再熱器頻繁爆管問題，從燃燒調整、管材等級、壁面結垢，以及運行、檢測、管理等方面，提出了具體措施，實施過程中取得較明顯的效果，再熱器爆管次數明顯減少。同時可為300MW、600MW等同類或相近機組鍋爐再熱器系統的可靠運行提供借鑒。建議：
(1)制造廠家對于再熱器的薄弱部位，制造時可直接提高管材等級。雖然增加了設備的初投資，但長遠看是值得的。
(2)易形成煙氣走廊的末級再熱器下部空間，設計制造時應予以重視。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
