1、概況
南方某9E燃機電廠使用的鍋爐是由杭州鍋爐廠生產的三壓無補燃強制循環余熱鍋爐，型號為Q1153/526-174(33.9)-5.8(0.62)500(254.8)。從2007年到2010年，該廠低壓過熱器進口聯箱出現8次爆管，而且基本都出現在靠近爐墻的墻角的導汽管與聯箱焊接處，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機、秸稈顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
2、燃機電廠鍋爐過熱器爆管原因分析
2.1設計因素
燃機電廠鍋爐設計不當的因素主要有三個，一是熱力學理論計算值與實際運行值間存在偏差；二是設計時選用系數不當；三是壁溫計算方法不完善，致使選材有缺陷。
首先，熱力學理論計算與實際不準的焦點在于爐膛的傳熱計算。由于國內燃機鍋爐廠大都采用國外上世紀80年代左右的熱力計算標準來設計鍋爐，對于如何從理論計算上合理確定爐膛出口煙溫與過熱器的傳熱系數尚缺乏經驗，故理論計算與實際出入較大。
第二，壁溫計算方法不完善，致使選材有一定缺陷。理論而言，在對過熱器受熱面作壁溫校核時，應保證在最危險點下，偏差管壁溫不超過所用材質的許用溫度。該廠鍋爐低壓過熱器管材用的是20G，聯箱使用的材質是12CrlMoV，由于各種偏差往往不能綜合考慮，容易出現校核點計算壁溫低于實際值。
此外，在鍋爐設計計算時，未充分考慮熱偏差，從而影響管材的正確使用，也可能引起過熱器爆管。
2.2制造、安裝與檢修因素
從現場運行經驗來看，由于制造、安裝以及機組檢修質量等方面導致過熱器爆管的情況也有發生。
(1)焊接質量差：一般來說，通常情況鍋爐出廠焊接質量良好，但是，也有一些由于材質的原因，而出現爆裂。管子本身存在分層、夾渣等缺陷，運行時受溫度和壓力影響，缺陷擴大就會導致過熱器爆管。例如：該廠多次爆管都是在出廠的鍋爐管子上出的問題，之所以出現多次是因為每次爆管的地方不是同一個管，經補焊后的基本沒有問題，經調查發現：過熱器管爆裂是由于爐管材質較差，組織不均勻，為不完全正火組織，母材基體存在大量微觀孔洞，這些缺陷影響材料的強度，最終導致過熱器管爆裂。再例如，補焊時管子對口處出現錯位，致使焊接后殘余應力的存在，也降低了管壁強度。
(2)導汽管與聯箱布局有問題。導氣管與聯箱分兩層布置，與聯箱焊接呈4種角度(90°、110°、130°、150°)其中第二層為90°、110°，經常爆管也出現在這一層。很顯然這一層彎頭的弧度較第一層弧度較小，運行的熱應力比較集中，這可能是導致爆管的又一重要原因。
(3)普通焊口存在質量隱患：鍋爐受熱面大都是受壓元件，特別是過熱器，工作狀況差，由于出廠焊口、安裝焊口以及檢修焊口出現質量問題（如焊口毛刺、砂眼等）而出現的爆管事故可謂屢見不鮮。
(4)異物阻塞管路：長時間運行后，由于腐蝕作用使管內銹蝕物沉積于管子底部水平或彎頭處，由于管徑較小，若在制造、安裝或檢修后有遺留物于管子中，必將導致爆管事故的發生。
2.3運行影響因素
設計、制造、安裝和質量等因素對過熱器系統的可靠性起著決定性作用，但是，現場運行狀況也會對過熱器造成很大影響。
對燃機機組而言，運行影響最大的因素就是燃機機組作為調峰機組，早起晚停，啟動頻繁。其頻繁啟停易引起熱應力、汽膜的反復出現，熱應力和由振動引起的交變應力作用，極易使過熱器管材疲勞強度下降，致使其疲勞損壞。
此外，機組超期服役、運行管理不當也對過熱器爆管有一定影響。例如，某些電廠的運行人員只求機組運行可靠，而沒有做到壓紅線或靠紅線運行的現象也普遍存在，由于運行人員誤操作及檢修時未按有關規定進行或未達到有關要求而導致過熱器受熱面爆管的事故也時有發生。
3、改進措施
根據燃機電廠出現的多次爆管事故，給出以下改進措施，并對機組過熱器系統進行了部分改造。
(1)針對長期過熱因素長期過熱是指過熱器管壁的溫度長期處于設計溫度以上，但低于材料的下臨界溫度，過熱溫度雖不高但持續時間長，導致過熱管壁氧化變薄，持久效應導致其蠕變速度加快，管徑膨脹變粗，在最薄弱的部位導致爆管，如設計不合理、爐內汽水流量不均，管子內部結垢、異物阻塞、錯用材料等，應根據不同失效原因采取不同對策。如進行去除異物操作、改進受熱面、使介質流量分配合理均勻。例如，在使用中，對第二層導汽管改用不銹鋼波紋軟管，加大了膨脹補償量，使管子能更自由，避免了爆管事故的發生，如圖2所示。
(2)針對短時過熱，如過熱器管子內部嚴重結垢造成壁溫過高，應采取穩定運行方式，改善爐內設備運行狀況等措施。
(3)針對由于機組頻繁啟停引發的熱疲勞，應盡量改變交變應力集中區域的部件結構；改變運行參數以減少壓力和溫度梯度的變化幅度；設計時應考慮間歇運行造成的熱脹冷縮；避免運行時機械振動；調整管屏間的流量分配，減少熱偏差和相鄰管壁的溫度；降低熱沖擊。
(4)強化運行管理，加強日常維修和保養。燃機鍋爐使用時，應嚴格遵循《運行規程》要求，嚴格執行鍋爐啟動、鍋爐運行要求，例如，鍋爐運行時必須均勻不斷地送水，保持鍋爐水位在規定的水位；還應經常注意將鍋爐壓力維持于正常汽壓，正常情況下，鍋爐壓力高低偏差不大于±0.05MPa。鍋爐日常維護也至關重要。
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