付群智 劉道彬

作者通聯：烏魯木齊石化公司機動設備處 烏魯木齊市830019

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烏石化公司熱電廠鍋爐裝機容量1750t/h，分別為2×220t/h、1×410t/h、2×450t/h高壓燃煤鍋爐，以熱電聯產形式滿足公司生產需求的蒸汽與電力。另外，化肥廠兩臺高壓燃煤鍋爐2×210t/h主要滿足自給，這7臺高壓燃煤鍋爐承擔著烏石化公司主要的動力供給。燃煤鍋爐三管泄漏、爆管事故時有發(fā)生，經常采用更換新管段、噴涂等快速維修方法，但未能使情況得到根本好轉，一段時間后又發(fā)生泄漏或爆管。

一、過熱器泄漏爆管原因及預防措施

1.受熱面超溫造成過熱器管爆管

金屬超過其額定溫度運行時，有短期超溫和長期超溫兩種情況，因此造成受熱面過熱爆管有短期過熱和長期過熱兩類現象，受熱面過熱后，管材金屬超過允許使用的極限溫度，內部組織發(fā)生變化，降低了許用應力，管子在內應力作用下產生塑性變形，最后導致超溫爆管。

（1）受熱面短期過熱。鍋爐受熱面內部工質短時間內換熱狀況嚴重惡化時，壁溫急劇上升，使鋼材強度大幅度下降，會在短時間內造成金屬過熱引起爆管。導致短期過熱的原因有：管內汽水流量嚴重分配不均；爐內局部熱負荷過高；管子內部嚴重結垢；異物嚴重堵塞管子；錯用鋼材等。

（2）受熱面長期過熱。鍋爐受熱面管子由于熱偏差、水動力偏差或積垢、堵塞、錯用鋼材等原因，管內工質換熱較差，金屬長期處于幅度不很大的超溫狀態(tài)下運行，管子金屬在應力作用下發(fā)生蠕變（管子脹粗），直到破裂。長期過熱主要發(fā)生在高溫過熱器的外圈向火面，低溫過熱器也可能發(fā)生。

2011年12月，熱電廠2號爐過熱器泄漏，泄漏部位為低溫過熱器甲側第23排第一根管子直管段迎風面，該部位靠近頂棚管400mm。爆口尺寸長45mm，寬10mm，爆口上下管段明顯脹粗、變形，管壁粗糙，顏色發(fā)黑，管子外表面有較多軸向裂紋。

爆口處壁厚較厚，呈鈍性爆口，排除由于磨損減薄造成的爆管；爆口上下管段脹粗達40mm，有較多晶間裂紋、硬度值偏低，屬于較為明顯的長期過熱爆管，對周圍的22、24和25排進行蠕脹測量、金相、硬度檢查，管徑均在合格范圍內，硬度及金相組織均合格，分析認為是由于管排局部堵塞，蒸汽側流量發(fā)生變化而引起的長期過熱爆管。

2.管材質量或焊接質量差造成過熱器爆管

1996年12月，1號鍋爐低溫過熱器爆管，此次爆管事故和刺傷的蛇行管都不在焊口處，也不在彎管處，事故原因是鋼材質量問題。在制造或維修中由于焊接質量不過關，焊縫中存在氣孔、夾渣、焊瘤等會導致頻繁爆管。

2007年，2號爐頂棚過熱器在運行過程中發(fā)生爆管，宏觀檢驗表明，焊縫的焊接質量較差，焊縫根部存在大量焊瘤，泄漏點大多分布在焊縫熔合線及熱影響區(qū)內；金相檢驗結果表明，管束的金相組織是正常的；焊縫、熔合線、熱影響區(qū)的金相組織為粗大魏氏組織鐵素體，組織極為粗大，是不正常組織。爆管是由于管材焊縫的焊接質量極差，在焊縫熔合區(qū)內存在粗大魏氏組織、大量非金屬夾雜等缺陷而造成的。

如果管子本身存在分層、加渣缺陷，運行時受溫度和壓力影響，缺陷擴大就會導致過熱器管爆管。由爆口部位金相分析可知：該過熱器管爆裂是爐管材料組織不均勻，母材基體存在大量微觀孔洞，這些缺陷影響材料強度，最終導致過熱器管爆裂。

2009年2月，3號爐過熱器管泄漏，原始漏點在第二排低溫過熱器管排彎頭部位（漏點部位為管排背風面，且周圍無焊縫），過熱器彎頭在制造過程中存在缺陷，在長期運行過程中發(fā)生刺漏，泄漏的蒸汽被頂棚管及過熱器立管遮擋反射，造成彎頭外壁減薄，在停爐過程中爆裂。

3.造成過熱器管超溫的原因及防范措施

在設計上，如果存在鍋爐爐膛高度偏低，火焰中心偏后、水動力工況差、蒸汽流量偏低和受熱面結構不合理等因素都會造成過熱器普遍超溫或存在較大的熱偏差局部超溫；在制造、安裝和檢修中如果出現管內異物堵塞、屏過聯箱隔板倒等缺陷，會造成工質流動不暢，引起受熱面超溫；運行中如果出現燃燒控制不當、火焰上移、火焰偏斜、爐膛出口煙溫高風量不足、燃燒不完全引起煙道二次燃燒、蒸汽流量不足、減溫水投停不當、高壓加熱器投入率低等情況，也會造成過熱器管超溫；另外給水品質不良，引起管內結垢積鹽，影響傳熱，也會造成過熱器管在運行中超溫。

為了預防過熱器管超溫，在運行中，應嚴格按運行規(guī)程規(guī)定操作，控制鍋爐參數和過熱器管壁溫度在允許范圍內；嚴密監(jiān)視鍋爐蒸汽參數、蒸發(fā)量及水位等主要指標，防止超溫超壓、滿水、缺水事故發(fā)生；做好鍋爐燃燒調整，防止火焰偏斜，注意控制煤粉細度，合理用風，防止結焦，減少熱偏差，防止鍋爐尾部再燃燒；加強吹灰和吹灰器管理，防止受熱面嚴重積灰；保證鍋爐給水品質正常及運行中汽水品質合格等。

二、省煤器泄漏爆管原因及預防措施

1.焊接質量差

制造或維修中由于焊接質量不過關也會導致省煤器管爆管。2005年8月，3號爐省煤器泄漏，泄漏點位于高溫段省煤器出口聯箱端管與省煤器管連接焊口，在甲側第77排上有黃豆粒般大小漏洞，這道焊口是安裝時的焊口，施工焊接后內部有砂眼，檢驗未發(fā)現，長時間運行而引發(fā)泄漏。

2011年2月，化肥廠3號爐省煤器連續(xù)兩起泄漏事故：一是前墻下層靠電除塵側第十四屏最下層管線鰭片和省煤器管焊接部位泄漏；二是前墻下層靠鍋爐側第三屏最下層管線鰭片和省煤器管焊接處泄漏，第五屏最下層管線支撐座與鰭片相接處有裂紋。

兩起泄漏事故均為原始產品質量問題：①管束與鰭片的制造過程中由于焊接起弧電流過大，造成省煤器管束損傷。②省煤器在制造過程中未按照圖紙要求施工，在支撐座與鰭片之間存在焊接間隙，造成支撐部位焊接缺陷存在較大內、外應力，最終形成應力性裂紋。

2.飛灰磨損

運行實踐表明，在鍋爐的過熱器、省煤器主要對流受熱面中，省煤器的磨損最嚴重。因為省煤器通常是錯列布置，煙氣對錯列管束的沖刷比較強烈，磨損比順列嚴重得多，而且省煤器處的煙氣溫度比較低，煙氣中灰粒相對較硬，使得省煤器磨損比過熱器及空預器嚴重得多，省煤器磨損爆管主要發(fā)生在3個部位。

（1）省煤器第二、第三排管子。省煤器通常是錯列布置，第一排管子受到較低煙速即進入省煤器前空煙道內煙速地沖刷，進入第二排管子后由于煙氣流通截面減小，速度突然提高，煙氣中灰粒的沖擊力較大，所以第二、第三排管子磨損較以下各排管子嚴重。

（2）管彎頭處。省煤器管的彎頭與豎井煙道兩側墻之間的間隙形成煙氣走廊，因阻力較小，煙氣流速高，磨損較嚴重。

（3）靠后墻的蛇形管排。對于π型鍋爐，煙氣自水平煙道轉彎進入豎井煙道，由于離心力作用，煙氣中大部分灰粒集中在豎井煙道的后墻，所以靠后墻的幾排蛇形管排磨損較嚴重。

2006年11月，3號爐高溫省煤器泄漏事故，高溫省煤器入口聯箱與管接頭安裝時存在錯口，水由聯箱進入管接頭時，由于管徑發(fā)生變化產生汽蝕，造成管壁減薄嚴重刺漏。

2007年4月，3號爐高溫省煤器泄漏，由于高溫省煤器管內部管徑不一致，管子存在嚴重的錯口問題，嚴重的內部沖刷現象致使管壁減薄而泄漏，金屬監(jiān)督不到位，檢修期間沒有對該處管子測厚。由于前兩次泄漏只是更換1/2的管子，這次的漏點是未更換的管子。

2009年4月，1號爐省煤器爆管，爆管部位在低溫省煤器出口段甲側后部管箱從第三排第七根，爆口長200mm。爆管原因為管排在安裝過程中存在管排變形現象，變形管排受煙氣長期沖刷磨損減薄爆裂。

2011年6月，3號爐甲側高溫省煤器泄漏，甲側高溫省煤器第一排從上往下數第十根管子靠后墻彎頭部位刺漏，泄露部位有較為明顯的沖刷減薄跡象。該管排存在較為明顯的變形現象，第三個蛇形彎的內圈和外圈不在同一個平面上，內圈向甲側靠包墻管方向錯出約半個管徑，雖然管排上部第一根管子加裝了防磨護瓦對整個管排進行防護，但錯位的第十根管子長期受煙氣沖刷磨損減薄，最終發(fā)生泄漏。

2011年10月，化肥廠4號爐省煤器泄漏事故，原因分析：4號爐轉向室前側上部省煤器，從鍋爐側數第17屏，從上往下數第2根靠180°彎頭20mm處直管段有一處5mm左右的小孔，宏觀檢查除泄漏口水流沖刷部位管壁減薄外，同一部位省煤器的其余管束均未發(fā)現飛灰磨損現象，由此可判斷是由于制造過程中存在管子壁厚厚薄不均勻或存在氣孔、裂紋，經長周期運行逐步發(fā)展擴大，其強度逐漸下降，造成泄漏事故。

3.省煤器磨損原因及預防措施

導致磨損的原因有：燃煤含灰量高，飛灰中夾帶硬顆粒；煙氣流速過高或局部煙速過高；煙氣含灰濃度分布不均，局部灰濃度過高。通常采用減少飛灰撞擊管子的數量、降低煙氣流速或增加管子的抗磨性來防止飛灰磨損。

（1）控制煙氣流速，尤其是煙氣走廊處的煙氣流速，因此在安裝和維修時，應盡量減小省煤器管子與墻之間的距離，同時使各蛇形管間距離要盡量均等；

（2）對于局部煙氣流速過高的地方，應在管子易磨損部位如：彎頭處、第二第三排管子、靠后墻的幾排管子等地方加裝防磨裝置；

（3）對省煤器管冷噴涂高溫耐磨涂料，以便增加管子的抗磨性。

三、水冷壁泄漏爆管原因及預防措施

1.管子材料不合格或焊接質量較差

2005年7月，熱電廠2號爐前墻水冷壁管與下聯箱連接處有3組12根拉稀管段，位置分布在下聯箱的兩端和中間，這次的漏點在中間的拉稀管向火面靠近鰭片根部，是母材上的砂眼所致。

2006年7月，熱電廠3號爐水冷壁爆管，造成3號爐滅火，原始泄漏部位（圖1）為冷灰斗上部后墻水冷壁與鰭片安裝焊口處，爆管部位為甲側側墻水冷壁（圖2）。

圖1 泄漏部位

圖2 水冷壁爆管

對爆管部位上部和下部管子做金相分析，為珠光體+鐵素體，是正常組織，排除了由于水循環(huán)不暢而造成的過熱爆管；原始泄漏部位為水冷壁光管與鰭片安裝焊口，應是水冷壁管與鰭片焊接時存在咬邊，經長期運行，強度降低，發(fā)生泄漏，高壓水由漏點射到對面水冷壁管，造成管壁沖刷減薄爆管。

2.防止水冷壁爆管的措施

一般來說，保證給水和爐水品質合格，減少水冷壁管內結垢和腐蝕；調整好燃燒，使火焰均勻，防止水冷壁管受熱不均，水循環(huán)被破壞；升溫升壓時嚴格按規(guī)程進行，控制好升壓速度。此外更要注重防止水冷壁管材質檢驗、焊接質量及防止外部沖刷磨損。

四、結語

為有效防止三管爆裂，除在安裝維修、運行調整方面采取措施外，還要對鍋爐受熱面做好金屬監(jiān)督工作。如：①對受熱面進行蠕脹、變形和磨損等情況的定期檢查；②對長期存在過熱問題的受熱面，加裝熱工溫度測點進行監(jiān)督控制；③定期割管檢查，對高溫過熱器、低溫過熱器管子做金相檢驗，對爐膛熱負荷最高區(qū)域水冷壁管內壁結垢、腐蝕情況進行檢查。

通過實例分析，鍋爐三管泄漏爆管的原因存在于設備管理的全過程，即設計制造、安裝調試運行、維護檢修及改造等各個環(huán)節(jié)，因此必須注重鍋爐設備全過程管理，尤其是制造、安裝和維修環(huán)節(jié)，再輔以金屬監(jiān)督、運行監(jiān)控等措施，才能有效地預防和控制鍋爐三管泄漏爆管事故的發(fā)生。