鍋爐再熱器爆管現象及原因

    在煤粉鍋爐事故中，受熱面(水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器)的爆破.即“四管”爆破是最常見的事故，是鍋爐安全運行的最大障礙。在諸受熱面中，過熱器及再熱器是工作溫度最高的受熱面。而再熱器內流動的再熱蒸汽不僅壓力低，而且蒸汽的質量流速也較低，導致再熱器管壁的放熱系數很小(僅為過熱器的1/5)，對管壁的冷卻能力較差。管外又是高溫煙氣，所處環境惡劣，使再熱器中管壁溫度與工質溫度的溫差比過熱器的大，同時，工質的比熱容小，使再熱器對熱偏差特別敏感，更易超溫。隨著煤粉鍋爐向大容量高參數發展，燃煤爐再熱器爆管現象發生日趨頻繁，甚至影響到鍋爐運行的安全性與經濟性。因此，減少鍋爐爆管次數是提高鍋爐運行可靠性和經濟性的關鍵因素。

    一、再熱器爆管事故的現象及危害

    再熱器爆管事故的主要現象有:

    (1)再熱器附近爐內有蒸汽噴出聲。

    (2)嚴重時爐膛負壓下降或變成正壓。

    (3)爐墻、人孔等不嚴密處向外冒煙氣或蒸汽。

    (4)爆破點后煙道兩側有不正常的煙溫差且煙道負壓減小。

    (5)爆破點后再熱汽溫偏高，氣壓下降，汽輪機中壓缸汽壓下降。

    (6)省煤器積灰斗內有濕的細灰。

    (7)引風機電流增大等。

    爆管事故是造成電廠安全生產的最大威脅。當管子爆破時，高溫、高壓汽水從爆破點噴出，不但要停爐限制電負荷，嚴重時會發生人身傷亡，而且為防止爆管事故的發生，必須定期檢修，而每次檢修的費用及因維修而帶來的停產都給企業帶來極大的經濟損失。為了確保各發電企業安全、穩定生產，了解爆管的原因和預防爆管事故的發生是非常必要的。

    二、再熱器爆管原因分析

    根據電廠鍋爐的運行情況分析，再熱器爆管原因通常包括以下幾點:

    (1)設計不合理。比如鋼材用錯，或鋼材的耐熱裕度偏小，容易超溫，設計中熱偏差計算和受熱管的爐內壁溫計算準確性不高，特別是在蒸汽流量的偏差和各種輻射、對流吸熱偏差方面的計算與實際運行時的工況相差較大，就會使偏差管的出口汽溫和壁溫大大超出正常值而造成爆管事故。

    (2)管內積鹽結垢。由于化學監督不嚴格，給水、鍋水處理不當，排污不當，造成鍋內水大量含鹽。當鍋爐負荷太大，汽壓突降，水位控制過高，汽水分離器效果差時，就使鍋內之中大量鹽類物質進入到蒸汽中，使蒸汽品質惡化，長期運行在這樣的工況下勢必造成再熱器管內結垢積鹽，影響傳熱，使管壁超溫。

    (3)鍋爐啟動升爐時操作不當。如點火后未產生蒸汽前，升負荷過快，使再熱器進口煙溫超過材料的允許溫度。或者，由于啟動初期，工質的汽壓小，流速慢，換熱效果差，疏水、排汽進行得不及時，極易發生超溫爆管事故。對于立式再熱器，在啟動初期管道內的積水未完全排出，若升爐加負荷過快，極易發生水塞，導致管道超溫。另外，啟動后期升負荷階段，燃燒未調整至最佳狀態、燃燒中心偏高、熱偏差大、燃料量偏大等都會造成金屬壁面超溫。

    (4)爐內燃燒工況不好。燃燒組織不合理，爐內煙氣場和速度場不均勻、火焰偏斜等導致熱負荷不均勻，引起再熱器管熱負荷偏差而產生局部管壁超溫;運行中鍋爐的煤粉著火點離燃燒器出口較遠，爐膛火焰中心上移，從而導致爐膛出口煙溫升高，致使爐膛上部的輻射式再熱器管壁超溫;然料性質的變化，尤其是水分和灰分增加時，燃料的熱值降低，須增加燃煤量，使汽溫升高，如果煤粉顆粒過粗，使得爐內燃燒、燃盡速度減慢，著火延遲，則爐膛出口煙溫升高，相應汽溫升高，造成管壁的金屬溫度上升。

    (5)對于四角切圓布置的燃燒器，在爐膛內會產生螺旋上升的煙氣流，在爐膛出口處，煙氣仍有旋轉殘余，兩側會出現較大煙溫偏差(煙溫偏差可達100℃以上)，由于煙溫差加大而導致煙道高溫處再熱器局部管子過熱。

    (6)再熱器結構引起流量或熱負荷不均。設計再熱器聯箱進出汽方式不同，會使并列管中的壓降不均勻，壓降小的管子流量也小，對管壁的冷卻能力下降，會造成再熱器局部管超溫爆管;對流再熱器管間的橫向節距不均勻，節距大的管間形成煙氣走廊，使該處的熱負荷增大，產生熱偏差導致管壁超溫。

    (7)積灰與結焦導致再熱器局部爆管。積灰層和熔渣有較強的腐蝕性，致使金屬被強烈腐蝕，管壁減薄而產生爆管;爐內水冷壁積灰、結渣導致爐內傳熱惡化，造成爐膛出口煙溫偏高，使屏式再熱器局部管壁超溫，金屬強度降低而爆管。

    (8)管外腐蝕與磨損。高溫再熱器煙氣側溫度很高，煙氣和飛灰中的有害物與管金屬發生化學反應造成高溫腐蝕使管壁變薄;煙氣中還有大量的飛灰和未撇盡碳粒，流經再熱器時會造成飛灰磨損。目前，隨著市場上煤炭供應的緊張，電站鍋爐燃用煤質越來越差，煙氣中飛灰含量越來越大，對受熱面的磨損急劇上升。另外，煙速越高，灰粒對管壁的撞擊力就越大，其結果將加速受熱面的磨損。一般發生在高溫再熱器下部彎頭位置及尾部受熱面長時間受磨損而變薄的管壁，由于強度降低造成管子泄漏。除此之外，還有不科學的吹灰也會引起磨損，腐蝕與磨損會使管壁變薄，彌度降低，最終導致泄漏和爆破事故。

    (9)焊接使材料的合金成分貧化，導致使用超溫;焊接接頭裂紋、未熔合、根部未焊透、氣孔、夾渣、焊瘤、余高等使焊縫在介質內壓作用下產生宏觀裂紋而貫穿受熱面管壁導致爆漏事故或出現冷卻障礙而超溫。

   (10)啟動前酸洗不合理，酸洗(水沖洗)和吹管的動力不勻，酸洗后的雜質如藥渣、銹垢、鐵屑等雜物積存在屏式再熱器及低流速區管內(接近出口的再熱器聯箱底部U形彎管內)，引起管子通道堵塞，使管內工質流通不暢，造成管段短期過熱變形、爆管。