目前,大型電站鍋爐爆管事故已成為當(dāng)前威脅發(fā)電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的突出矛盾,而且隨著機(jī)組服役時(shí)間的增加,這類事故還有逐年上升的趨勢(shì),成為影響安全生產(chǎn)的主要因素。就我廠燃煤鍋爐而言,自1999年運(yùn)行至今,1、2、3號(hào)爐共發(fā)生三管泄漏事故13起,嚴(yán)重影響了電廠乃至全公司的平穩(wěn)生產(chǎn),造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。事實(shí)上,當(dāng)爆管發(fā)生時(shí),我們經(jīng)常采用所謂的快速維修方法,如更換新管段、噴涂等來修復(fù),一段時(shí)間后又發(fā)生爆管。爆管在同一根管子、同一種材料或鍋爐同一區(qū)域的相同斷面上反復(fù)發(fā)生,這一現(xiàn)象說明三管爆破的根本問題還未被解決,因此分析了解三管爆破的根本原因是當(dāng)前的首要問題。
1 過熱器爆管的原因及預(yù)防措施
影響過熱器爆管的根本原因有:過熱、磨損、腐蝕、焊接質(zhì)量等,結(jié)合各廠鍋爐過熱器爆管實(shí)際可以看出,過熱器爆管中由于金屬過熱造成的爆管約占30%,磨損約占15%,腐蝕約占10%,焊接質(zhì)量約占30%,其它原因占15%,因此受熱面超溫和焊接質(zhì)量差是造成過熱器爆管的主要原因。下面我們主要從這兩方面來分析爆管原因。
1.1 管材質(zhì)量差或焊接質(zhì)量差造成過熱器爆管
a、 管材質(zhì)量差。如果管子本身存在分層、加渣等缺陷,運(yùn)行時(shí)受溫度和壓力影響,缺陷擴(kuò)大就會(huì)導(dǎo)致過熱器管爆管。例如:2000年12月,我公司第二熱電廠1號(hào)爐低溫過熱器在使用中發(fā)生爆管,爆管開裂口呈桃形,開口處由于爆裂已明顯減薄。由爆口部位金相分析可知:該過熱器管爆裂是由于爐管材質(zhì)較差,組織不均勻,為不完全正火組織,母材基體存在大量微觀孔洞,這些缺陷影響材料的強(qiáng)度,最終導(dǎo)致過熱器管爆裂。
b、焊接質(zhì)量差。在制造或維修中由于焊接質(zhì)量不過關(guān),焊縫中存在氣孔、夾渣、焊瘤等會(huì)導(dǎo)致頻繁爆管。2001年,我廠1號(hào)爐低溫過熱器在運(yùn)行過程中發(fā)生泄漏,從爆管處宏觀檢驗(yàn)表明,焊縫的焊接質(zhì)量較差,焊縫根部存在大量焊瘤,泄漏點(diǎn)大多分布在焊縫熔合線及熱影響區(qū)內(nèi),金相檢驗(yàn)結(jié)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。經(jīng)以上分析可知,爆管是由于管材焊縫的焊接質(zhì)量極差,在焊縫熔合區(qū)內(nèi)存在粗大魏氏組織、大量非金屬夾雜等缺陷而造成的。
1.2 受熱面超溫造成過熱器管爆管
金屬超過其額定溫度運(yùn)行時(shí),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(xiàn)象,受熱面過熱后,管材金屬超過允許使用的極限溫度,內(nèi)部組織發(fā)生變化,降低了許用應(yīng)力,管子在內(nèi)應(yīng)力作用下產(chǎn)生塑性變形,最后導(dǎo)致超溫爆管。
1.2.1 受熱面短期過熱 鍋爐受熱面內(nèi)部工質(zhì)短時(shí)間內(nèi)換熱狀況嚴(yán)重惡化時(shí),壁溫急劇上升,使鋼材強(qiáng)度大幅度下降,會(huì)在短時(shí)間內(nèi)造成金屬過熱引起爆管。導(dǎo)致短期過熱的原因有:管內(nèi)汽水流量嚴(yán)重分配不均;爐內(nèi)局部熱負(fù)荷過高;管子內(nèi)部嚴(yán)重結(jié)垢;異物嚴(yán)重堵塞管子;錯(cuò)用鋼材等。
1.2.2 受熱面長期過熱 鍋爐受熱面管子由于熱偏差、水動(dòng)力偏差或積垢、堵塞、錯(cuò)用鋼材等原因,管內(nèi)工質(zhì)換熱較差,金屬長期處于幅度不很大的超溫狀態(tài)下運(yùn)行,管子金屬在應(yīng)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。例如:2001年,我廠3號(hào)鍋爐大修時(shí),鍋爐檢驗(yàn)中心對(duì)鍋爐受熱面進(jìn)行抽查檢驗(yàn),對(duì)高溫過熱器管做金相分析,發(fā)現(xiàn)其組織為鐵素體+碳化物,珠光體已球化,球化程度為3~4級(jí),碳化物成小球狀分布于鐵素體的晶粒邊界上,抗拉強(qiáng)度已明顯降低,建議更換高溫過熱器管。分析原因主要是由于這幾年全廠蒸汽負(fù)荷較低,3號(hào)爐長期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),過熱器管內(nèi)蒸汽流速較低,傳熱效果差,管壁長期處于超溫狀態(tài),從而導(dǎo)致過熱器管長期過熱使內(nèi)部組織發(fā)生變化。
1.3 造成過熱器管超溫的原因及應(yīng)采取的措施
在設(shè)計(jì)上,如果存在鍋爐爐膛高度偏低,火焰中心偏后、水動(dòng)力工況差、蒸汽流量偏低和受熱面結(jié)構(gòu)不合理等因素都會(huì)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(xiàn)管內(nèi)異物堵塞、屏過聯(lián)箱隔板倒等缺陷,會(huì)造成工質(zhì)流動(dòng)不暢,引起受熱面超溫;運(yùn)行中如果出現(xiàn)燃燒控制不當(dāng)、火焰上移、火焰偏斜、爐膛出口煙溫高風(fēng)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(dāng)、高壓加熱器投入率低等情況,也會(huì)造成過熱器管超溫;另外給水品質(zhì)不良,引起管內(nèi)結(jié)垢積鹽,影響傳熱,也會(huì)造成過熱器管在運(yùn)行中超溫。
為了預(yù)防過熱器管超溫,在運(yùn)行中,應(yīng)嚴(yán)格按運(yùn)行規(guī)程規(guī)定操作,鍋爐啟停時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按啟停曲線進(jìn)行,控制鍋爐參數(shù)和過熱器管壁溫度在允許范圍內(nèi);嚴(yán)密監(jiān)視鍋爐蒸汽參數(shù)、蒸發(fā)量及水位等主要指標(biāo),防止超溫超壓、滿水、缺水事故發(fā)生;做好鍋爐燃燒調(diào)整,防止火焰偏斜,注意控制煤粉細(xì)度,合理用風(fēng),防止結(jié)焦,減少熱偏差,防止鍋爐尾部再燃燒;加強(qiáng)吹灰和吹灰器管理,防止受熱面嚴(yán)重積灰;保證鍋爐給水品質(zhì)正常及運(yùn)行中汽水品質(zhì)合格等。