新鄉豫新發電有限責任公司兩臺HC-440/13.7-L.PM4型循環流化床鍋爐中的1號爐是國內首臺配135 MW汽輪發電機，一次中間再熱的循環流化床鍋爐：哈爾濱鍋爐廠于2002年2月設計制造，2002年12月14日首次并網成功。哈鍋采用引進ALSTOM公司的循環流化床鍋爐技術進行基礎沒計并完全按照引進技術所確定的原則和結構進行施工設計和制造。
l、再熱器布置情況
冷段再熱器水平布置在尾部煙道內，位于省煤器和I級過熱器之間，共有3個管組，管子規格為∮51x4 mm材料為15CrMo。高溫段再熱器位于燃燒室中上部，由6片屏式再熱器組成，與前水冷壁垂直布置，下部穿前墻處為屏的蒸汽人口端，有密封盒將管屏與水冷壁焊在一起，在屏的上部穿墻密封盒處裝有膨脹節以補償脹差，燃燒室中上部由雙面水冷壁隔開分為兩個室，8屏Ⅱ級過熱器和6屏高溫再熱器交叉布置在這兩個室內f即每室各有4屏Ⅱ級過熱器和3屏高溫再熱器）。高再6個人口小集箱f規格0159 x14mm材質為12CrlMoV)上下垂直布置在高再人口集箱上(規格∮377x20mm材質為12CrIMoV)，高再每屏有管子29根，管屏在爐內呈半“U”型，管子規格為∮57x5 mm位于爐內的材質為SA213-TP304H，爐外部分材質為12CrlMuVC．節距為70mm。靠前墻的高再管布置在高再小集箱的最上端即封頭端，靠后墻的高再管布置在高再小集箱的最下端即蒸汽入口端。管材的異種鋼焊接接頭位于爐外的密封盒內，焊縫上方150 mm左右每屏管的最靠近后墻側的～根裝有管壁壁溫測點。管屏為膜式壁，鰭片厚度5 mm，位于爐內鰭片材料為1Cr18N19T．爐外鰭片材料為12CrlMoV。管屏最下端敷有耐火防磨材料，敷設高度3300mm，厚度沿管子中心線兩側各90 mm。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、高溫再熱器爆管情況
2003年4月15日豫新l號爐高溫段再熱器甲側數第一屏，從后向前數第一根管子，距甲側高溫段再熱器出口聯箱垂直距離約2m處的連接管發生爆管。從首次并網成功到這次爆日l號機組總共運行了1081h。爆口沿管材縱向裂開，爆L1長41mm，最寬處6mm．呈小喇叭口狀，爆口邊緣不鋒利，撕裂不整齊，邊緣厚度3.2 mm如圖l。割管后測得爆口處管子直徑為070.2mm．爆口上方37 mm處為一焊縫，直徑為中58.5mm．爆口向下20 mm處測得直徑為∮64.3 mm，管子內、外壁有黑色氧化皮，外壁氧化皮最厚達1.46mm．內壁氧化皮厚達2.1mm如圖2。除去外表氧化皮測得爆管厚度為3.4mm，與爆管相鄰的第2、3、4、5根高再管外表面均有很厚的黑色氧化鐵層，從第6根以后管子外表面呈紅褐色，表面無明顯氧化鐵層。
3、爆管原因分析
從爆口的宏觀分析來看，這次高溫段再熱器爆管具有長期超溫過熱爆漏的特征。對爆管進行材質光譜分析驗證，爆管主要合金元素與設計的12CrIMoVC材質相吻合，材質應沒有問題。對其它5屏高再爐外管子打開保溫，發現在每屏的從后往前數的1～4根或1～5根爐外的12CrlMoVC連接管子都出現嚴重氧化現象，每屏的第一根管子除去表面氧化鐵層后對管徑進行測量，其管徑在∮57.8 mm至∮58.3 mm之間，管徑均有脹粗現象：位于不同燃燒室的高再管屏爐外12CrlMoVC管外觀氧化程度一樣。原懷疑爆管內有雜物或所在的管屏聯箱有雜物造成管子局部通流部分的不暢引起超溫過熱的可能性被排除。對爆口做金相組織分析，其顯微組織的晶粒異常長大，有雙晶界和孔洞出現如圖3．其金相組織有明顯的長期超溫過熱的金相組織特征。
從豫新l號循環流化床鍋爐運行情況來看，除了試運初期發生過一次再熱蒸汽超溫外，其他運行階段均正常，但由于低溫再熱器出口溫度偏離設計值較多，使得原設計的噴水減溫器噴水量的余量很小f甲、乙兩側再熱器噴水減溫器設計噴水量各為10 t/h,在實際運行時再熱器噴水減溫器噴水量均在18 t/h左右），運行時再熱器具體參數如表1。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。
高再其余5屏的管壁壁溫測點在正常運行狀態下．其值也均在650cc以上，而12CrIMoVG最高允許使用溫度為580ac，目前的現場使用溫度高出了材料允許使用溫度近100℃，運行中超溫過熱是顯而易見的。由于高再管屏爐內部分使用了TP304H材料最高允許使用溫度達700℃，目前的運行方式是能夠滿足要求的。另外，由于高溫再熱器管屏爐內結構呈半U型靠近外圈不但其長度加長，吸熱量明顯增多，而且在爐膛的位置靠近爐膛中心線，這是為什么靠近后墻的l—4根或1～5根有明顯超溫過熱的原因。高溫再熱器從前墻往后數的第1根的爐外的管壁壁溫比第29根爐外的管壁壁溫低了近150℃，遠超過設計的溫差范圍，說明高再小集箱存在靜壓壓差，介質流量在各根高再管內的分配嚴重不均。
4、對策
針對1號爐高溫再熱器爐外管大面積長期超溫過熱現象，我們與鍋爐的設計、制造單位根據1號爐的運行狀況，經協商后采取了如下改造措施。
(l)針對高溫再熱器吸熱量過大問題．決定把每屏的靠后墻的3根再熱器管割除，由原來的每屏29根改為每屏26根，原高再管的進、出聯箱上的管座采用封頭焊接封堵。
(2)對高再爐內管屏在敷有耐火防磨材料的基礎上再從下到上從后往前打高4m、寬1.5~2m的隔熱層，進一步減少高再的吸熱量。
(3)針對高再人口小集箱內介質流量分配不均，在原小集箱的封頭部位改裝成三通，兩邊各加裝一個同高再人口小集箱同規格的連接管，連接管的另一端與高再的大集箱連接。
(4)對爐外已超溫過熱的12CrIMoVC管子進行全部更換，新更換的材料采用TP304H，提高管子的材料等級。
通過上述改造后，在鍋爐滿負荷運行，再熱器減溫水全開狀態下高再爐外連接管的最高管壁溫度正常情況低于550℃。自2003年8月份改造運行以來，近半年的運行中從未發生過高溫段再熱器爐外連接管因超溫過熱爆管的事故。
l、再熱器布置情況
冷段再熱器水平布置在尾部煙道內，位于省煤器和I級過熱器之間，共有3個管組，管子規格為∮51x4 mm材料為15CrMo。高溫段再熱器位于燃燒室中上部，由6片屏式再熱器組成，與前水冷壁垂直布置，下部穿前墻處為屏的蒸汽人口端，有密封盒將管屏與水冷壁焊在一起，在屏的上部穿墻密封盒處裝有膨脹節以補償脹差，燃燒室中上部由雙面水冷壁隔開分為兩個室，8屏Ⅱ級過熱器和6屏高溫再熱器交叉布置在這兩個室內f即每室各有4屏Ⅱ級過熱器和3屏高溫再熱器）。高再6個人口小集箱f規格0159 x14mm材質為12CrlMoV)上下垂直布置在高再人口集箱上(規格∮377x20mm材質為12CrIMoV)，高再每屏有管子29根，管屏在爐內呈半“U”型，管子規格為∮57x5 mm位于爐內的材質為SA213-TP304H，爐外部分材質為12CrlMuVC．節距為70mm。靠前墻的高再管布置在高再小集箱的最上端即封頭端，靠后墻的高再管布置在高再小集箱的最下端即蒸汽入口端。管材的異種鋼焊接接頭位于爐外的密封盒內，焊縫上方150 mm左右每屏管的最靠近后墻側的～根裝有管壁壁溫測點。管屏為膜式壁，鰭片厚度5 mm，位于爐內鰭片材料為1Cr18N19T．爐外鰭片材料為12CrlMoV。管屏最下端敷有耐火防磨材料，敷設高度3300mm，厚度沿管子中心線兩側各90 mm。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、高溫再熱器爆管情況
2003年4月15日豫新l號爐高溫段再熱器甲側數第一屏，從后向前數第一根管子，距甲側高溫段再熱器出口聯箱垂直距離約2m處的連接管發生爆管。從首次并網成功到這次爆日l號機組總共運行了1081h。爆口沿管材縱向裂開，爆L1長41mm，最寬處6mm．呈小喇叭口狀，爆口邊緣不鋒利，撕裂不整齊，邊緣厚度3.2 mm如圖l。割管后測得爆口處管子直徑為070.2mm．爆口上方37 mm處為一焊縫，直徑為中58.5mm．爆口向下20 mm處測得直徑為∮64.3 mm，管子內、外壁有黑色氧化皮，外壁氧化皮最厚達1.46mm．內壁氧化皮厚達2.1mm如圖2。除去外表氧化皮測得爆管厚度為3.4mm，與爆管相鄰的第2、3、4、5根高再管外表面均有很厚的黑色氧化鐵層，從第6根以后管子外表面呈紅褐色，表面無明顯氧化鐵層。
3、爆管原因分析
從爆口的宏觀分析來看，這次高溫段再熱器爆管具有長期超溫過熱爆漏的特征。對爆管進行材質光譜分析驗證，爆管主要合金元素與設計的12CrIMoVC材質相吻合，材質應沒有問題。對其它5屏高再爐外管子打開保溫，發現在每屏的從后往前數的1～4根或1～5根爐外的12CrlMoVC連接管子都出現嚴重氧化現象，每屏的第一根管子除去表面氧化鐵層后對管徑進行測量，其管徑在∮57.8 mm至∮58.3 mm之間，管徑均有脹粗現象：位于不同燃燒室的高再管屏爐外12CrlMoVC管外觀氧化程度一樣。原懷疑爆管內有雜物或所在的管屏聯箱有雜物造成管子局部通流部分的不暢引起超溫過熱的可能性被排除。對爆口做金相組織分析，其顯微組織的晶粒異常長大，有雙晶界和孔洞出現如圖3．其金相組織有明顯的長期超溫過熱的金相組織特征。
從豫新l號循環流化床鍋爐運行情況來看，除了試運初期發生過一次再熱蒸汽超溫外，其他運行階段均正常，但由于低溫再熱器出口溫度偏離設計值較多，使得原設計的噴水減溫器噴水量的余量很小f甲、乙兩側再熱器噴水減溫器設計噴水量各為10 t/h,在實際運行時再熱器噴水減溫器噴水量均在18 t/h左右），運行時再熱器具體參數如表1。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。
高再其余5屏的管壁壁溫測點在正常運行狀態下．其值也均在650cc以上，而12CrIMoVG最高允許使用溫度為580ac，目前的現場使用溫度高出了材料允許使用溫度近100℃，運行中超溫過熱是顯而易見的。由于高再管屏爐內部分使用了TP304H材料最高允許使用溫度達700℃，目前的運行方式是能夠滿足要求的。另外，由于高溫再熱器管屏爐內結構呈半U型靠近外圈不但其長度加長，吸熱量明顯增多，而且在爐膛的位置靠近爐膛中心線，這是為什么靠近后墻的l—4根或1～5根有明顯超溫過熱的原因。高溫再熱器從前墻往后數的第1根的爐外的管壁壁溫比第29根爐外的管壁壁溫低了近150℃，遠超過設計的溫差范圍，說明高再小集箱存在靜壓壓差，介質流量在各根高再管內的分配嚴重不均。
4、對策
針對1號爐高溫再熱器爐外管大面積長期超溫過熱現象，我們與鍋爐的設計、制造單位根據1號爐的運行狀況，經協商后采取了如下改造措施。
(l)針對高溫再熱器吸熱量過大問題．決定把每屏的靠后墻的3根再熱器管割除，由原來的每屏29根改為每屏26根，原高再管的進、出聯箱上的管座采用封頭焊接封堵。
(2)對高再爐內管屏在敷有耐火防磨材料的基礎上再從下到上從后往前打高4m、寬1.5~2m的隔熱層，進一步減少高再的吸熱量。
(3)針對高再人口小集箱內介質流量分配不均，在原小集箱的封頭部位改裝成三通，兩邊各加裝一個同高再人口小集箱同規格的連接管，連接管的另一端與高再的大集箱連接。
(4)對爐外已超溫過熱的12CrIMoVC管子進行全部更換，新更換的材料采用TP304H，提高管子的材料等級。
通過上述改造后，在鍋爐滿負荷運行，再熱器減溫水全開狀態下高再爐外連接管的最高管壁溫度正常情況低于550℃。自2003年8月份改造運行以來，近半年的運行中從未發生過高溫段再熱器爐外連接管因超溫過熱爆管的事故。
