在煉油企業中，鍋爐蒸汽動力系統是重要組成部分，大部分的工藝（如加熱、干燥或濃縮、蒸汽裂化、蒸餾等）都需要蒸汽的連續供應。廣西東油公司年產100萬t成品柴油、汽油，現有4臺(1×20T/h+3×10T/h)燃油蒸汽鍋爐，其中兩臺型號為SZSlO-1.25/300-Y(Z)的燃油蒸汽鍋爐向投用幾年以來，多次發生過熱器爆管事故，影響著整個煉油廠的工藝及產品質量，危及安全生產。發生事故的兩臺鍋爐均由南京某鍋爐廠生產，過熱器管所用材質為12CrlMOVC，規格為∮38×3.5，幾次爆管位置基本是處在過熱器蛇形管下部彎頭處，破口為縱向裂開，成棱角形撕裂特征，從爆管處看，有過熱粗脹現象，剖開檢查，管壁有較厚鹽垢。為解決過熱器爆管問題，公司多次組織專題研究，2010年5月初，筆者有幸應邀參加并主導鍋爐過熱器爆管成因分析及整改，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。
1、原因分析
在不考慮腐蝕、磨損的情況下，過熱器能否正常運行，主要取決于放熱與吸熱的熱態平衡，也就是過熱器蛇形管受熱面被高溫火焰或熱煙氣所加熱，同時又被流動的蒸汽介質所冷卻。當放熱與吸熱平衡，且過熱器蛇形管的壁溫也保持在設計參數內，在這種平衡情況下最能有效地保證過熱器管的正常運行和使用壽命。當放熱與吸熱的功能平衡被破壞，如放熱大于吸熱或吸熱小于放熱等現象，金屬管壁溫迅速上升，金屬強度會隨著溫度的升高而降低，在管內壓力的作用下，過熱器管很容易發生蠕脹、爆管危險事故。
1.1過熱器設計因素
過熱器受熱面布置在煙氣溫度較高的地方，一般布置在700℃-900℃的溫度范圍內，達到既有足夠的傳熱溫差，又保證過熱器蛇形管在允許的溫度范圍內工作，SZSI0-I.25/300-Y(Z)鍋爐過熱器布置在爐膛出口處，采用垂直吊掛方式。熱力計算結果為：過熱器過熱器入口溫度960℃，出口溫度875℃，設計額定蒸汽溫度為300℃。從規范查知，12CrMoVC管材基本許用應力如下表：
這樣的設計應該說是可行的、合理的，從實際運行看，過熱器入口煙溫890。C，出口煙溫810℃，蒸汽在管內流速約為33m/s，過熱器蛇形管取樣化驗，材質成份符合規范CB5310-2008《高溫鍋爐用無縫鋼管》12CrMoV(;管材的要求。無論是管子的材質強度，還是蒸汽介質的流速和溫度，均能完全滿足T：況的要求。
1.2運行因素
1 2 1鍋爐負荷
一般來說，過熱器蒸汽溫度隨著負荷的增加而升高。由于負荷增加，燃料消耗量增大，燃燒后產生的煙氣量隨之增加，導致煙氣流速加大，傳熱系數增高；同時由于燃料消耗量增加，使煙氣溫度升高，因此對流過熱器的吸熱量的增加值超過了由于負荷增加蒸汽T質吸熱量的增加值((Qgr/D)增大，使tgr升高）。如果鍋爐經常超負荷運行，過熱器蛇形管長期處于放熱與吸熱的功能平衡被破壞的狀態，過熱器爆管的可能性會大幅增加。
1 2 2汽水品質的影響
通常，鍋水中鹽份很大，如果蒸汽大量帶水，水份在過熱器進一步蒸發變為過熱蒸汽，而鹽份將會積累在過熱器內壁上，特別是下部彎頭處。隨時間會越積越厚，增加了管內壁熱阻，惡化過熱器的傳熱能力，將使過熱器壁溫上升，造成過熱器超溫、氧化、蠕變直至爆管。
1 2.3其它影響因素
在運行中，影響過熱器正常工況的因素還有很多，如爐膛結渣、火焰中心移動、以及受熱面本身積灰、結渣等都會引起過熱蒸汽溫度發生波動，嚴重的，會給過熱器的正常壽命帶來危害。
2、改善汽水品質探討
2.1提高汽水分離效率
改善汽水品質首先從提高汽水分離效率著手。在正常情況下，汽水分離效率的高低決取于鍋筒內的汽水分離裝置。SZSlO-1.25/300-Y(Z)型鍋爐鍋筒內部采用組合式汽水分離裝置，下部由蒸汽擋板，水下孔板組成。蒸汽由蒸汽擋板引到水下孔板以下，經水下孔板節流后，從孔板的小孔中均勻進入鍋筒蒸汽空問。蒸汽向上時經過給水層，使蒸汽中帶水含鹽濃度下降。蒸汽進入鍋筒汽空間后經過一段距離進入波形板分離器，經波形板分離后多路引出從而達到汽水分離的效果。經對現場檢查發現，此兩臺鍋爐是在同蒸發量的飽和蒸汽鍋爐增加過熱器改造而來，內部裝置設計有缺陷：
1)汽空間高度不足，汽水一、二級分離器結構簡單，汽水分離效率差。
2)鍋爐給水分配管設計過高，與鍋爐中水位基本相同，且無溢水斗，當鍋爐水位低于中水位時，給水分配管出來的水易隨蒸汽進入過熱器蛇形管。
以上缺陷導致蒸汽帶水嚴重，進入過熱器的蒸汽品質下降。
2.2控制鍋水堿度
規范CB/T1576-2008《工業鍋爐水質標準》要求鍋爐內水的堿度需嚴格控制，堿度過高容易引起汽水共沸而帶水嚴重，堿度高即鍋水中鹽濃度高，汽帶出的水中的鹽量也會增加，造成過熱器積鹽加快。
綜合以上幾方面分析，結合兩爐爆管破口的特征并對比另外兩臺無事故鍋爐(1×20T/h+l×10T/h)的運行情況，筆者認為，蒸汽帶水嚴重是兩臺SZSI0-I.25/300-Y(Z)型鍋爐多次發生過熱器爆管事故的主要根源，這一結論也得到廣西特檢院有關專家的贊同。
3、改進措施
圍繞蒸汽帶水嚴重這一根源，重點對鍋筒內部裝置作如下改進：
1)給水分配管（中心線）降低至鍋爐低水位下，降低至低水位下80mm，增加溢水斗，使給水平穩均勻，以減少蒸汽帶鹽；
2)在二級分離器前增加鋼絲網分離器，提高汽水分離效果；
3)加長二次分離器的疏水管，使其能伸到最低水位面以下30mm：
4)降低并加長水下孔板，安裝在最低水位以下120mm處。
從2010年5月初改造至今，過熱器已連續安全運行近5個月。運行證明，經過上述改造后，汽水分離效率得到顯著提高，改善了過熱器進口前的蒸汽品質，從根源上成功解決過熱器爆管問題。
4、結論
鍋爐蒸汽動力系統是諸多生產企業的“心臟”，一旦發生事故，將會影響到整個企業的正常生產。在實際發生的鍋爐事故當中，過熱器爆管事故占有相當大的比例，只要正確分析過熱器爆管的原因，找出根源，采取相應的措施，就可以有效地杜絕或減少過熱器爆管事故發生，確保企業安全生產。
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