过热器爆管机理.docx

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1、浅析锅炉过热器爆管机理(2010-12-2315:38:51)转载▼标签：三台宋体过热器爆管锅炉文化分类：技术  摘要探讨了近期发生的2、3#锅炉过热器爆管机理，指出直接原因是过热器管道的磨损，同时长期超温及腐蚀问题也不容忽视。关键词锅炉；过热器；爆管机理 1锅炉及过热器爆管概况我厂现有三台B＆WB-130/3.82-M锅炉，经过提产改造后额定出力达到150t/h。制粉系统为中间储仓式热风送粉系统，干燥剂为热风加乏气再循环，燃烧器为四角布置直流型、百页窗式水平浓淡燃烧器。过热器、省煤器和空气预热器均为两级布置，在

2、两级过热器之间布置有采用自制冷凝水喷水减温的减温器。过热器基本数据见下表。名称规格材质布置数量（排）一级过热器顶棚管Φ38×3.56320#混流蛇形管Φ38×3.56320#二级过热器Φ42×3.56215GrMo顺流过热器的布置见下图1。在锅炉由130t/h提产改造为150t/h时，还将一级过热器减少了约20%的受热面积。7月中旬，提产改造后的2、3#锅炉运行中相继突发过热器爆管，从汽水泄漏量不正常升高亦即爆管开始，只经过48～72小时，锅炉便难以维持运行而被迫停炉，影响到全厂生产。冷炉后检查发现，锅炉这两次爆

3、管具有如下特点：1.1受损伤管多。热电2、3#锅炉是92年、95年分别投产的，应该说运行时间只有几年，并未到更换过热器的周期。然而，两次爆管共计有30根过热器管上出现大小不等的爆破口，其中一级过热器顶棚管10根，二级过热器20根。1.2受损管集中。80%以上的爆管发生在图1所示的圆圈区域，即过热器顶部一、二级过热器交叉处和二级过热器下部弯管处。而且爆管相邻，靠近烟道横截面中部。部分爆管上有2～3个破口。1.3爆破口形貌相似。破口大多不大，长5—10cm，宽1—3cm，形状不规则，附近明显存在冲刷磨损痕迹，断面粗糙

4、，边缘较钝，内部洁净，外层有氧化物，基本无胀粗现象。本文拟就这两次过热器爆管的机理做一探索，并籍此以引起有关方面的高度重视。 2过热器爆管机理分析2.1爆管的直接原因是飞灰磨损。图2和图3是此两次爆管最典型的爆破口。我们注意到几乎所有的爆破口都存在明显磨损的痕迹，破口附近壁厚减薄，且破口面与烟气来流方向呈45度夹角。这是灰粒和受热面间的不断冲击及不断剪切同时作用的结果。影响磨损最重要的因素是烟气速度和灰粒浓度。 图2二级过热器下弯管爆破口 图3一级过热器顶棚管爆破口2.1.1磨损和流速的3.22次方成正比，因此速

5、度影响很大。由于过热器区域温度较高，灰粒较软，设计中通常不考虑磨损。然而改造后的2、3#锅炉，烟气流速平均已达到11m/s。因离心力的作用，过热器的顶部、中部及底部，是烟气流速特高区，加之炉膛烟气残余旋转带来的影响，形成了局部烟气走廊，有时可比平均流速大3～4倍，这样磨损就要大几十倍，从而导致磨损问题变得十分突出。从爆管统计上看，正是这些位置上的管子发生了明显磨损。此外，凝渣管两侧存在的结焦堵塞，使过热器中部烟气走廊更为明显。2.1.2磨损的根源是烟气中的灰粒。它来自燃料中的灰份。一年多来，热电锅炉实际用煤一直存

6、在灰份比设计值高，发热量比设计值低的问题，有时灰份含量竟超过一倍。在燃用高灰份煤后，飞灰的浓度大大增加，且灰粒具有和烟气同样的流速，于是引起了强烈的磨损。飞灰浓度集中的烟气走廊区域，情况更为严重。另一方面，2、3#锅炉飞灰可燃物一直偏高，灰中的碳粒不能完全燃烧，硬度较大，这使得磨损进一步加剧。2.1.3二次燃烧带来的烧损。运行中的锅炉工况受外界影响很大，有可能在凝渣管、过热器拉稀管区域发生煤粉二次燃烧。根据对水平烟道的检查，不少过热器管上结有焦渣，除去焦渣后局部有烧蚀的痕迹。烧损与磨损的双重作用，无疑使过热器工作

7、条件恶化，增加了爆管的可能性。2.2爆管的间接原因是长期超温过热。尽管这两次爆管具有一定的突发性，但观察爆破口形貌，未发现明显的胀粗或鼓疱，以及“薄唇”锐边核桃状的爆破口，这表明不是短期过热所致。相反，这些破口具有某些长期过热爆管的特征，如胀粗不严重，破口不大，断面粗糙等。事实上，2、3#锅炉在提产改造前的实际运行中一直存在主汽温偏高问题，有时甚至是严重超温，这无疑增添了爆管的风险。在锅炉受热面中，过热器的工作条件最差，根据设计，二级过热器的入口烟温是1097℃，出口烟温是894℃，由于过热蒸汽的传热性能较差，因

8、而二级过热器管经常处在钢材耐热极限温度条件下工作，即使是采用了15CrMo这一低合金珠光体热强钢，但当管壁温度超过550℃时，蠕变极限和持久强度将显著降低。过热器局部超温原因有：2.2.1过热器管排存在的热偏差。对流烟道的热负荷分布是不均匀的，烟道中部的热负荷往往是烟道两侧热负荷的1.8倍，这使得部分管排受热过于集中。一旦实际运行的管壁温度超过钢材的耐热极限温度和高温氧化