在電廠鍋爐設(shè)備運(yùn)行期間，溫度過高，很容易發(fā)生爆炸，引發(fā)安全隱患，這對于電廠的經(jīng)濟(jì)效益是很不利的，為此下面文章以A電廠為例，簡要介紹了鍋爐設(shè)備的故障概況。從設(shè)計(jì)、選材、積灰，及系統(tǒng)性能等方面，分析了高溫過熱器的爆管原因，并針對這些原因，提出了不同的解決方案。希望能夠?yàn)殡姀S工作人員提供參考，進(jìn)一步降低高溫過熱器爆管率，提高鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性與連續(xù)性。

　　關(guān)鍵詞：電廠鍋爐,高溫過熱器,爆管原因

　　高溫過熱器為電廠鍋爐的主要構(gòu)件，包括輻射換熱、對流換熱、復(fù)合式換熱三種形式。鍋爐運(yùn)行期間，高溫過熱器需長期處于灰塵、煙氣以及火焰等惡劣環(huán)境下運(yùn)行。長此以往，極容易導(dǎo)致器械元件積灰，導(dǎo)致其性能失效，進(jìn)而誘發(fā)爆管。高溫過熱器爆管，不僅容易增加發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)，且容易對鍋爐的整體性能造成影響。可見，有必要對其爆管原因及預(yù)防措施進(jìn)行探討。

　　1A電廠鍋爐設(shè)備故障概況

　　A電廠為火力發(fā)電廠，位于我國國內(nèi)。近年來，隨著電力用戶數(shù)量，以及用力量的不斷增多，該電廠積極進(jìn)行了改革。截至到目前，該電廠的發(fā)電量，已達(dá)9007.13kW，為我國各行業(yè)的發(fā)展，提供了極大的能源支持。A電廠過熱器，包括低溫過熱器與高溫過熱器兩種。后者安裝在爐膛出口部位，與IR525型長伸縮式蒸汽吹灰器相連。吹灰蒸汽參數(shù)，為1.1MPa，效率平均為92%。

　　2017年1月，A電廠高負(fù)荷運(yùn)行期間，曾發(fā)生一起高溫過熱器爆管故障。爆管后，工作人員立即停爐。給予清灰后再次啟動(dòng)，4天后再次爆管，故繼續(xù)給予停爐處理。該事件為A電廠所造成的損失，高達(dá)1514.4萬元。為減少損失，確保用戶能夠穩(wěn)定用電。該電廠決定深入分析高溫過熱器爆管的原因，并給予預(yù)防。

　　2電廠鍋爐設(shè)備中高溫過熱器爆管的原因

　　2.1高溫過熱器設(shè)計(jì)不合理

　　A電廠高溫過熱器管束共69排，管束間隙為65.39mm。上述設(shè)計(jì)方法，有效增加了過熱器的受熱面積，改善了鍋爐的吸熱效果。但如過熱器長期處于超高溫的狀態(tài)下運(yùn)行，則極容易爆管[1]。除此之外，管束間隙小，同樣容易增加清灰難度，導(dǎo)致灰塵長期積累，增加爆管的風(fēng)險(xiǎn)[2]。A電廠高溫過熱器，位于爐膛出口部位。在高溫?zé)煔獾拈L期作用下，爆管故障的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，同樣會(huì)明顯增加。

　　2.2高溫過熱器材料質(zhì)量低

　　高溫過熱器材質(zhì)選擇不當(dāng)，同樣容易增加爆管的風(fēng)險(xiǎn)。通常情況下，電廠高溫過熱器的材質(zhì)，均為20g鋼材。該類材質(zhì)的過熱器，所能夠承受的溫度，處于450℃范圍內(nèi)。長期使用，極容易因超溫而發(fā)生爆管[3]。另外，過熱器長期使用期間，受積灰問題的影響，過熱器的散熱效果，會(huì)逐漸下降。因此，管束溫度指標(biāo)，同樣會(huì)明顯提升，導(dǎo)致爆管問題發(fā)生。A電廠故障發(fā)生后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，高溫過熱器管束已明顯石墨化。表明，爆管故障與過熱器材質(zhì)不良不無聯(lián)系。

　　2.3高溫過熱器積灰嚴(yán)重

　　高溫過熱器長期使用期間，易積累灰塵。吹灰器雖可在一定程度上減少積灰量，但管束間隙區(qū)域，吹灰較為困難，因此灰塵積累量往往較大。上述狀況長期存在，容易導(dǎo)致管束受熱不均，導(dǎo)致過熱器性能下降，增加爆管的風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，煤的材質(zhì)，同樣容易對積灰問題造成影響[4]。A電廠原使用的煤炭，灰分高達(dá)35%。且煤炭燃燒所產(chǎn)生的灰塵量，同樣較大。需立即給予清灰，并加強(qiáng)吹灰處理，以減少積灰量，預(yù)防爆管。

　　2.4疏水系統(tǒng)存在故障

　　疏水時(shí)間不合理、疏水不徹底，同樣容易導(dǎo)致高溫過熱器出現(xiàn)故障。在疏水時(shí)間異常的情況下，水汽往往會(huì)隨蒸汽，進(jìn)入至鍋爐爐膛之中。此時(shí)，吹灰器周圍煙氣的含濕量，將明顯提升[5]。含濕量大的煙氣，排除的過程較為困難。長此以往，將導(dǎo)致大量水蒸氣，附著于管壁之上，形成“灰墻”。進(jìn)而導(dǎo)致高溫過熱器溫度過高，導(dǎo)致爆管的問題發(fā)生。解決上述問題的關(guān)鍵，在于合理設(shè)置疏水時(shí)間、提高疏水的徹底性。需注意的是，疏水量與鍋爐管徑存在一定的聯(lián)系。如管徑過小，無法滿足疏水要求，同樣容易導(dǎo)致爆管的問題發(fā)生。

　　3電廠鍋爐設(shè)備中高溫過熱器爆管的防治措施及效果

　　3.1優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)及效果

　　針對由管束間隙設(shè)計(jì)不合理所導(dǎo)致的爆管問題，應(yīng)通過擴(kuò)大管束間隙的方式給予解決。但鑒于短期內(nèi)，電廠無法更換設(shè)備[6]，因此，建議對鍋爐的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。在適當(dāng)降低負(fù)荷的基礎(chǔ)上，降低過熱器溫度及煙氣溫度，減少過熱器爆管風(fēng)險(xiǎn)。A電廠結(jié)合自身的發(fā)電需求，以及用戶的用電需求，將負(fù)荷降低為了90t/h。通過測量發(fā)現(xiàn)，與優(yōu)化設(shè)計(jì)前相比，設(shè)計(jì)后，煙氣的溫度由900℃，下降到了754℃。高溫過熱器表面溫度，同樣得到了一定程度的改善。

　　3.2合理選擇材質(zhì)及效果

　　為避免因材質(zhì)不佳，而導(dǎo)致爆管，應(yīng)通過更換管束材質(zhì)的方式，預(yù)防管束石墨化，提高高溫過熱器質(zhì)量。高溫合金鋼材，指耐高溫指標(biāo)達(dá)600℃以上的合金材料，優(yōu)勢主要表現(xiàn)為抗腐蝕及耐高溫性能強(qiáng)[7]。12Cr1MoV鋼材，為高溫合金鋼材的一種。由碳、硅、錳、鉬、鉻等元素構(gòu)成。其中，碳含量為0.38%-0.45%，硅為0.17%-0.3%，為0.40%-0.70%，鉬為0.15%-0.25%，鉻為0.90%-1.20%。將其應(yīng)用到鍋爐高溫過熱器管束制造過程中，將能夠有效延長管束的使用壽命，避免發(fā)生石墨化等問題。

　　3.3積極清理積灰

　　實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)顯示，高溫過熱器管束中，未積灰的管束，導(dǎo)熱系數(shù)為46.5-58.2w/m2·℃。積灰的管束，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0590-0.118w/m·2℃。兩者對比發(fā)現(xiàn)，灰塵的積累，極容易影響過熱器的性能，影響鍋爐的熱效率。為避免灰塵長期積累，導(dǎo)致過熱器爆管，建議適當(dāng)增加聲波吹灰器的數(shù)量，并定期給予吹灰。考慮管束間隙部分的灰塵，清除難度較大。A電廠于高溫過熱器運(yùn)行過程中，對其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了觀察。發(fā)現(xiàn)異常，立即清理灰塵，一定程度上降低了嚴(yán)重故障的發(fā)生幾率。

　　3.4加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)

　　為確保疏水徹底，適當(dāng)延長疏水時(shí)間是關(guān)鍵。對此，A電廠決定將疏水的步驟，設(shè)置在吹灰步驟之前。同時(shí)，將疏水時(shí)間，由5min，增加為10min。采用上述方式對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)后發(fā)現(xiàn)，電廠煙氣的含濕量明顯下降。上述措施應(yīng)用1年內(nèi)，未見“灰墻”的現(xiàn)象再次出現(xiàn)。表明，將疏水時(shí)間延長，能夠有效改善高溫過熱器的運(yùn)行環(huán)境，使其爆管故障率得以降低。除此之外，考慮到A電廠鍋爐管徑，僅為25mm，而疏水線則需50mm。A電廠決定，將鍋爐管徑擴(kuò)大至50mm。管徑擴(kuò)大后至今，鍋爐高溫過熱器，未再見爆管的問題發(fā)生。

　　4結(jié)束語

　　綜上所述，A電廠于高溫過熱器爆管后，明確了爆管的原因，并進(jìn)行了預(yù)防，有效降低了爆管率，降低了電廠成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。對此，我國各電廠可以以A電廠的經(jīng)驗(yàn)為參考，在優(yōu)化高溫過熱器設(shè)計(jì)指標(biāo)的同時(shí)，將高溫合金鋼材質(zhì)，應(yīng)用到器械設(shè)計(jì)過程中。在此基礎(chǔ)上，提高煤的質(zhì)量，并采用吹灰器及時(shí)吹灰，以避免爆管的問題發(fā)生，提高鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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　　推薦期刊：《熱加工工藝》是由中國船舶重工集團(tuán)公司主管，中國船舶重工集團(tuán)公司第十二研究所、中國造船工程學(xué)會(huì)船舶材料學(xué)術(shù)委員會(huì)主辦的國家科委批準(zhǔn)出版、國內(nèi)外公開發(fā)行的全國性熱加工科技雜志，國際刊號(hào)ISSN：1001-3814;國內(nèi)刊號(hào)CN：61-1133/TG。主要讀者對象是鑄造、鍛壓、焊接、金屬材料及熱處理、工業(yè)爐、理化檢測等相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員、管理干部、技術(shù)工人和院校師生。