1、設備概況
某電廠1號機組1100t/h鍋爐是由武漢鍋爐廠設計制造的亞臨界參數熱電聯產燃煤機組，自然循環、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、露天布置、全鋼構架的兀型汽包爐，鍋爐型號為WG21100/17.45-3，同時安裝脫硝裝置。
爐膛截面為14 212 mm×14 212 mm，正方形，配有正四角切向燃燒器，為爐膛四周熱負荷均勻提供了良好條件。爐室凈高57.05 m，爐膛截面積為202m2，爐膛容積為9 489 m3，上排一次風噴口中心線至屏底距離20.2 m，下排一次風噴口中心線至灰斗拐角為4.75m。爐膛截面熱負荷為4.12MW/m2(B-MCR)，容積熱負荷為87.77 kW/m3( B-MCR)，爐膛出口煙氣溫度為1081.7℃(B-MCR)。
在爐膛上部前墻及兩側墻布置了壁式再熱器，爐膛上方布置了分隔屏、后屏，在折焰角及水平煙道土依次布置了屏式再熱器、高溫再熱器和高溫過熱器。在尾部豎井煙道里自上而下布置了3組低溫過熱器和2組省煤器。尾部受熱面的重量通過省煤器中間集箱引出的懸吊管來承載。2臺三分倉回轉式空氣預熱器放置在豎井下方12.57 m標高的板梁上。
分隔屏過熱器共有6片，每片由8小片組成。每小片由8根管子繞制而成。管徑為∮44.5 mm×6mm，材料為12CrIMoVC，屏外圈底部采用T91。后屏過熱器共20片，每片由15根管并聯制成，管徑有中54 mm×8mm及中54 mm×10 mm兩種規格，橫向節距684 mm。
2、爆管過程
2010年1月26日16:00鍋爐開始點火，l號機組正式進入整套啟動調試階段，2月3日15：07機組帶滿負荷330 MW運行。由于碎渣機發生卡澀，干渣機停運，鍋爐不能正常排渣，因此降負荷至240MW。2月4日8:18．機組負荷240 MW，發現鍋爐補水量1 008t/h，鍋爐主汽流量600t/h，相互不匹配，爐膛負壓反正378 kPa，主汽壓力、機組負荷、汽包水位均有下降趨勢，排煙溫度有所升高，就地檢查發現爐本體標高51.8m處有明顯的泄漏聲。9:16，判斷故障為鍋爐分隔屏過熱器、后屏過熱器部位泄露，需停爐處理，匯報中調。9:10，機組開始滑停，18：00鍋爐滅火。
2月5日下午鍋爐通風冷卻后，人員進到鍋爐內部檢查發現是分隔屏及后屏過熱器發生爆管，經檢查發現分隔屏右數第3排第6、7小屏進口最外圈管子發生斷裂，管排變形嚴重。后屏過右數第13排4根入口及第15根入口出口管爆裂，附近整屏管子吹損減薄嚴重。
3、原因分析排查過程
3.1運行參數分析
爆管事故發生以后，調試人員與運行人員查閱了鍋爐運行期間的歷史曲線進行原因分析。
2月3日，啟動14磨煤機開始升負荷。15:07負荷升至300 MW，15：36負荷升至335 MW，15：46因排渣機卡，降負荷至240MW。2月3日，碎渣機跳閘2次，第1次是因為渣塊卡死，第2次是因為有一鐵塊卡死，由于當時鍋爐正在進行吹灰，初步懷疑鐵塊是安裝時殘留物，檢查鍋爐各運行參數都正常。
2月4日8:18爐膛負壓突升至378 Pa，汽包水位下降，汽壓負荷下降，排煙溫度上升，就地確認爆管，18：02鍋爐停下，爐熄火。
3.1.1鍋爐壁溫檢查情況
為了分析1號爐爆管原因，選取相關的6個參數進行分析，檢查時間從2月2日00:00至2月5日00:00，幾乎包括了全部有效時間段。表l為分隔屏及后屏受熱面壁溫超溫情況表，表中選取的時間點是參數最大極值時刻點，是當時最惡劣工況，對鍋爐損害也最大，據此工況分析最能說明問題。
從表1列舉的情況來看．整個過程鍋爐金屬壁溫沒有超溫：分隔屏最高溫度525℃，比報警值低39℃；后屏最高溫度560℃，比報警值低19℃；高再前煙溫基本反映爐膛出口溫度，數值偏低，但仍然反應了趨勢；主蒸汽超溫時分隔屏、后屏溫度遠低于報警值；鍋爐的泄露時刻清晰反映出來。
3.1.2鍋爐超溫匯總
從主汽溫超溫匯總表中看出，蒸汽側盡管超溫5次，但都是在事故狀態或者非穩定工況下發生，超限數值不大，超溫時間也不長，并且過熱器壁溫沒有超，據此說明蒸汽超溫對管壁的損害有限。
3.2材料分析
1號鍋爐在安裝期間曾多次檢查出受熱面管材有問題，在超水壓試驗中還發生過受熱面爆漏。因此，在爐內檢查時，不但要檢查異物堵塞的情況，還應擴大檢查，排除管材的原因。
1號爐分隔屏過熱器和后屏過熱器管子發生爆破后，先后共取3批共22根管樣，送西安熱工院進行試驗分析。考慮到2009年12月凝汽器曾發生泄漏，對凝汽器消缺時發現泄漏期間Na離子及CI離子均超標，為了評估水質對鍋爐受熱面管子的影響，對未發生爆破的高過、高再、低過、低再、水冷壁、省煤器等部位的管子進行了取樣，并對分隔屏、后屏等部位進行內窺鏡檢查。內窺鏡檢查并未發現有異物。取樣管經化驗后，試驗結果如下：
1)2根分隔屏過熱器的入日段爐外管中5號取樣管的金相組織、力學性能均明顯老化，6號取樣管的金相組織、拉伸性能、沖擊性能、壓扁性能、布氏硬度均符合相關標準要求，排除了制造質量差造成分隔屏過熱器爆破的可能：
2)分隔屏過熱器與爆管位置相鄰的爐內管( 12CrlMoV)的金相組織、拉伸性能、沖擊性能、壓扁性能、布氏硬度均符合相關標準要求，內壁未發現沿晶損傷；
3)3根水冷壁管(SA2IOC)的金相組織、拉伸性能、沖擊性能、布氏硬度均符合相關標準要求，內壁未發現沿晶損傷；
4)3根省煤器管、1根后屏過熱器管（爆口開“天窗”，材料為12CrIMoV）、2根屏式再熱器管（材料為T91）、低溫過熱器（材料為12CrIMoV）、高溫過熱器（材料為T91）、分隔屏過熱器夾屏管(材料為TP347H)、高溫再熱器（材料為TP347H）彎頭直管段的金相組織、拉伸性能、沖擊性能、布氏硬度、壓扁性能均符合相關標準要求，內壁未發現沿晶損傷；
5)高溫再熱器（材料為TP347H）彎頭及直管段局部區域存在微小的顯微缺欠，是由制造引起的。
后屏過熱器爆口（開“天窗”部位）所有試驗均未顯示異常，可以判定主要為吹損減薄所致，金相組織中的夾雜物雖未超標但數量較多，對爆口開“天窗”起到了促進作用。
4、結論及建議
根據以上原因綜合分析，1號鍋爐爆管原因結論及建議如下：
1)2根分隔屏過熱器管的失效類型均屬于超溫爆管，其中1號管超溫幅度較大，時間較短，壁溫超過下臨界點Acl；2號管的超溫幅度較小，未超過下臨界點Acl，但累計超溫時間較長。
2)分隔屏過熱器爆管與鋼管質量和冷凝器泄漏進海水無關。
3)分隔屏過熱器受爐內火焰輻射，熱負荷較高，因而熱偏差較大，特別是外圈管子，受熱最強，長度又最長，阻力大，工質流量小，易發生超濕現象。建議在機組投運的初期應注意改善燃燒工況，降低熱偏差。
4)武漢鍋爐廠設計規定分隔屏過熱器爐外測點的報警壁溫為564℃。當分隔屏過熱器報警壁溫時，爐內的12CrIMoVG鋼管壁溫已明顯超過該材料的許用壁溫580℃，建議考慮降低分隔屏過熱器的報警溫度值。
5、結語
1號鍋爐在爆管原因查明以后，更換受損管材，于2010年3月16日重新點火，其后一直穩定運行，再未出現鍋爐壁溫超溫、爆管現象，于4月18日順利一次通過168 h試運行，并投入穩定、安全、長周期運行。
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