宋卫娜

中国水利电力物资有限公司，北京 西城 100045

1. 设备概况

托电二期锅炉型号为B&WB-2028/17.5-M。该锅炉为亚临界压力，一次再热，单炉膛平衡通风，自然循环，单锅筒锅炉，设计燃料为烟煤，采用中速磨正压直吹制粉系统，前后墙对冲燃烧方式，并配置低氮双调峰旋流燃烧器，前后墙各分三层布置，每层6台，共计36台。炉膛深度为17400mm，宽度为20100mm，尾部设置分烟道，采用烟气分流挡板调节再热器出口温度。锅炉本体采用紧身封闭装置，固态连续排渣。在尾部竖井下设置两台三分仓容克式空气预热器。

设计参数如下: 锅炉最大连续蒸发量(B-MCR):2028t/h；过热器出口蒸汽压力：17.5MPa，出口蒸汽温度：541℃；再热器蒸汽流量：1717.3t/h，进口蒸汽压力：3.992MPa，出口蒸汽压力：3.832MPa，进口蒸汽温度：330℃，出口蒸汽温度：541℃；省煤器进口给水温度：282.1℃；高加进口减温水温度：187℃；喷水温度：187℃；锅筒设计压力：19.8MPa；省煤器设计压力：20.2MPa；再热器设计压力：5.0MPa；锅炉效率：93.43%。

2. 托电二期锅炉给水循环流程及高温受热面主要用钢情况

2.1 锅炉给水及再热蒸汽循环流程

锅炉给水由给水管道从锅炉左侧引入省煤器下集箱，经水平管组、悬吊管进入省煤器前后上集箱，通过左右两根导管引入锅筒。锅水由4根大直径下降管引到标高7m的水冷壁下集箱位置，经118根供水管分配到每个水冷壁下集箱。通过水冷壁管加热成为汽水混合物后进入水冷壁上集箱，再由184根引出管导入锅筒内前后隔仓并分配到每个旋风分离器。锅筒顶部引出的饱和蒸汽分两路进入过热器，其中一路流至尾部竖井包墙，然后分四路流经整个尾部竖井，汇集到二个一级过热器进口集箱后，从一级过热器出口集箱经左右两根导管进入一级喷水减温器，再由两根导管引入屏式过热器进口集箱，经屏式过热器受热面管子汇集到屏式过热器出口集箱。屏式过热器出口集箱与二级过热器进口集箱由两根管道相连，并在管道上设置二级喷水减温器。该管道布置使蒸汽沿炉宽左右交叉，经交叉和减温后的蒸汽进入二级过热器进口集箱。由34根分集箱将蒸汽引进二过入口管组，然后再通过33根分集箱导入二过出口管组，最后主蒸气汇集到过热器出口集箱，由集箱中部等径三通引出，经过90°弯头，再引至主蒸汽管道。

再热蒸汽流程为：从高压缸排出的蒸汽由单根再热蒸汽管道左侧引入再热器进口集箱，先通过布置在尾部竖井前部的3个水平管组，后经过渡管组进入垂直管组，汇集到再热器出口集箱后，由左端引出与再热蒸汽管道延伸段相接。

2.2 锅炉高温受热面主要用钢情况

托电二期锅炉高温受热面主要用钢情况及管子数量如下：屏式过热器从前至后共计34根管子，二级过热器进口管组从前至后共计36根管子，二级过热器出口管组从前至后共计20根管子，再热器出口管组从前至后（顶棚以下部分）共计36根。

主要用钢材质为SA-213T91、12Cr1MoVG及15CrMoG。

3. 锅炉受热面管主要事故类型

3.1 高温、应力对金属材料的影响

温度是影响钢材安全运行的主要因素。随着温度升高，同一种钢材的力学性能将显著降低。也就是说在设计温度下可以满足正常运行的管子，随运行温度升高，其抗拉强度将下降，此时管子的壁厚就可能无法承受应力作用而发生爆管。另一方面温度升高将加速金属内部组织的变化过程，进一步使金属强度下降，所以在运行过程中要避免超温现象的发生。

应力主要来自管子内部介质的作用力，如果在运行过程中出现超压现象，就会增加管子所承受的应力。这样，原来设计的可以安全运行的管子就会无法满足需要。另一方面应力也可能来自于外界，比如管子焊接过程中的错口、强制对口等都可能增加管子承受的应力，所以在检修过程中应严格避免错口、强制对口等现象，同时要避免超压运行。

3.2 锅炉受热面管常见的事故类型

1）长期超温爆管，这是指运行中由于某种原因使金属管壁超过了额定温度，虽然超温幅度不大（一般为20～50℃），但时间较长。钢材长期在高温和应力作用下，产生了碳化物球化、碳化物沿晶界聚集长大等组织变化，在晶界上线产生微裂纹，当这些裂纹扩展甚至连续起来承受不了管子内介质的压力，就发生了爆破。过热器管子爆破事故约有70%是由长期而引起的。

2）短期超温爆管，锅炉受热面管子在运行过程中由于冷却条件的恶化，部分管壁温度短时间内突然上升，使管子的向火侧产生塑性变形，管径胀粗，管壁减薄而发生爆管。

图1 长期超温爆管

图2 短时超温爆管

3）材质不良引起的爆管主要分几种：一、错用材质引起的爆管，主要是由于应该使用高级别材质的部位错用了低级别的材质，从而引起了长期或短期超温爆管，防止此类事故主要是管子使用前必须经光谱复检。二、使用有缺陷的管子引起的爆管，是由于管子在制造过程中可能有裂纹，折叠、夹杂等缺陷，在高温状态下长期运行后这些缺陷处就会产生裂纹，最后导致爆管，使用前必须对管子表面进行仔细的检查。三、磨损引起的爆管，主要包括烟气磨损、飞灰磨损、蒸汽吹损等。磨损引起的爆管所有受热面均有可能发生。

4. 受热面超温原因分析

4.1 燃烧引起的温度场偏差

烟气温度场和速度场偏差是过热器、再热器管超温的重要原因，气流的引入角度，一、二次风的动量比，气流切圆直径均会影响气流的旋转强度，从而影响水平烟道的烟温分布导致受热面吸热程度产生偏差。托电二期锅炉的燃烧器配置为前后墙对冲，由于磨的运行方式，风、煤的配比、燃烧器旋流强度等不同原因在沿炉膛宽度方向上产生烟温及烟速的偏差，一般小于切园燃烧锅炉的温度场偏差。

4.2 同屏各管的吸热偏差

过热器、再热器同屏管间，同一屏中的管子进、出口汽温偏差较大；同屏不同排的管子受炉膛及屏前烟气辐射的角度、系数不同，管子吸热偏差较大。一般来说，外管圈比内管圈吸热多偏差大，容易发生超温爆管。

4.3 壁温测点温度失真

如测点位置的选择及安装方法不当，使测点未装在最高壁温管上，则表盘的受热面壁温运行监测将低于实际壁温，造成运行人员的调整失误，人为引发超温。

4.4 运行工况变化

运行中由于燃烧调整不当，不能及时调整各层燃烧器配风，造成火焰中心上移或燃烧偏斜，从而加长煤粉燃烧行程，使炉膛出口烟温升高。

5. 解决高温受热面超温问题的对策

5.1 锅炉一、二次风匹配合理

一、二次风配合应根据煤的挥发及时调整，二次风的混入应根据燃料参数按燃烧区域的需要适时送入，以组织良好的炉内空气动力场，做到不缺氧，又不降低火焰温度，保证着火稳定和燃烧完全。如煤的挥发分较低，应用较高温度热风送粉，以利于煤粉着火，稳定燃烧；如挥发分较高，不用较高温度送粉，则可能使煤粉着火提前；火焰中心偏移，应该提高风速，使着火点推迟，稍降送粉风温。煤粉着火点的迟早应重点掌握，过早则烧喷嘴，过迟致使火焰中心上移，使炉膛上部结焦，汽温升高。做好燃烧调整工作，保持合适的炉膛火焰中心。

5.2 选择准确壁温测点

通过多次测试，选择壁温最高的管子及可能超温的地方加装测点，在安装过程中，尽量使热电偶接点与管壁接触。

5.3 做好运行调整工作

定期对出现超温现象的锅炉进行调整试验，通过调整燃烧配风比及火焰中心，缓解超温问题；运行中注意控制机组启停、磨煤机升降负荷的速度，避免变化过快造成的超温；保持受热面内外的清洁，降低因结渣、结垢引发的超温；控制空气预热器和炉膛本体的漏风率，缩短燃烧过程，降低炉膛出口烟温及烟气量。

6. 结束语

锅炉受热面超温的类型虽然相对简单，但其发生原因则是多种因素累计的结果。我们在处理问题时需分别对待，找出主要原因，采取合理的措施。

[1]姜求志，王金瑞．火力发电厂金属材料手册[M]. 北京：中国电力出版社，2001.4