1、設(shè)備概況
某電廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組1100t/h鍋爐是由武漢鍋爐廠(chǎng)設(shè)計(jì)制造的亞臨界參數(shù)熱電聯(lián)產(chǎn)燃煤機(jī)組，自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架的兀型汽包爐，鍋爐型號(hào)為WG21100/17.45-3，同時(shí)安裝脫硝裝置。
爐膛截面為14 212 mm×14 212 mm，正方形，配有正四角切向燃燒器，為爐膛四周熱負(fù)荷均勻提供了良好條件。爐室凈高57.05 m，爐膛截面積為202m2，爐膛容積為9 489 m3，上排一次風(fēng)噴口中心線(xiàn)至屏底距離20.2 m，下排一次風(fēng)噴口中心線(xiàn)至灰斗拐角為4.75m。爐膛截面熱負(fù)荷為4.12MW/m2(B-MCR)，容積熱負(fù)荷為87.77 kW/m3( B-MCR)，爐膛出口煙氣溫度為1081.7℃(B-MCR)。
在爐膛上部前墻及兩側(cè)墻布置了壁式再熱器，爐膛上方布置了分隔屏、后屏，在折焰角及水平煙道土依次布置了屏式再熱器、高溫再熱器和高溫過(guò)熱器。在尾部豎井煙道里自上而下布置了3組低溫過(guò)熱器和2組省煤器。尾部受熱面的重量通過(guò)省煤器中間集箱引出的懸吊管來(lái)承載。2臺(tái)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器放置在豎井下方12.57 m標(biāo)高的板梁上。
分隔屏過(guò)熱器共有6片，每片由8小片組成。每小片由8根管子繞制而成。管徑為∮44.5 mm×6mm，材料為12CrIMoVC，屏外圈底部采用T91。后屏過(guò)熱器共20片，每片由15根管并聯(lián)制成，管徑有中54 mm×8mm及中54 mm×10 mm兩種規(guī)格，橫向節(jié)距684 mm。
2、爆管過(guò)程
2010年1月26日16:00鍋爐開(kāi)始點(diǎn)火，l號(hào)機(jī)組正式進(jìn)入整套啟動(dòng)調(diào)試階段，2月3日15：07機(jī)組帶滿(mǎn)負(fù)荷330 MW運(yùn)行。由于碎渣機(jī)發(fā)生卡澀，干渣機(jī)停運(yùn)，鍋爐不能正常排渣，因此降負(fù)荷至240MW。2月4日8:18．機(jī)組負(fù)荷240 MW，發(fā)現(xiàn)鍋爐補(bǔ)水量1 008t/h，鍋爐主汽流量600t/h，相互不匹配，爐膛負(fù)壓反正378 kPa，主汽壓力、機(jī)組負(fù)荷、汽包水位均有下降趨勢(shì)，排煙溫度有所升高，就地檢查發(fā)現(xiàn)爐本體標(biāo)高51.8m處有明顯的泄漏聲。9:16，判斷故障為鍋爐分隔屏過(guò)熱器、后屏過(guò)熱器部位泄露，需停爐處理，匯報(bào)中調(diào)。9:10，機(jī)組開(kāi)始滑停，18：00鍋爐滅火。
2月5日下午鍋爐通風(fēng)冷卻后，人員進(jìn)到鍋爐內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)是分隔屏及后屏過(guò)熱器發(fā)生爆管，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)分隔屏右數(shù)第3排第6、7小屏進(jìn)口最外圈管子發(fā)生斷裂，管排變形嚴(yán)重。后屏過(guò)右數(shù)第13排4根入口及第15根入口出口管爆裂，附近整屏管子吹損減薄嚴(yán)重。
3、原因分析排查過(guò)程
3.1運(yùn)行參數(shù)分析
爆管事故發(fā)生以后，調(diào)試人員與運(yùn)行人員查閱了鍋爐運(yùn)行期間的歷史曲線(xiàn)進(jìn)行原因分析。
2月3日，啟動(dòng)14磨煤機(jī)開(kāi)始升負(fù)荷。15:07負(fù)荷升至300 MW，15：36負(fù)荷升至335 MW，15：46因排渣機(jī)卡，降負(fù)荷至240MW。2月3日，碎渣機(jī)跳閘2次，第1次是因?yàn)樵鼔K卡死，第2次是因?yàn)橛幸昏F塊卡死，由于當(dāng)時(shí)鍋爐正在進(jìn)行吹灰，初步懷疑鐵塊是安裝時(shí)殘留物，檢查鍋爐各運(yùn)行參數(shù)都正常。
2月4日8:18爐膛負(fù)壓突升至378 Pa，汽包水位下降，汽壓負(fù)荷下降，排煙溫度上升，就地確認(rèn)爆管，18：02鍋爐停下，爐熄火。
3.1.1鍋爐壁溫檢查情況
為了分析1號(hào)爐爆管原因，選取相關(guān)的6個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析，檢查時(shí)間從2月2日00:00至2月5日00:00，幾乎包括了全部有效時(shí)間段。表l為分隔屏及后屏受熱面壁溫超溫情況表，表中選取的時(shí)間點(diǎn)是參數(shù)最大極值時(shí)刻點(diǎn)，是當(dāng)時(shí)最?lèi)毫庸r，對(duì)鍋爐損害也最大，據(jù)此工況分析最能說(shuō)明問(wèn)題。
從表1列舉的情況來(lái)看．整個(gè)過(guò)程鍋爐金屬壁溫沒(méi)有超溫：分隔屏最高溫度525℃，比報(bào)警值低39℃；后屏最高溫度560℃，比報(bào)警值低19℃；高再前煙溫基本反映爐膛出口溫度，數(shù)值偏低，但仍然反應(yīng)了趨勢(shì)；主蒸汽超溫時(shí)分隔屏、后屏溫度遠(yuǎn)低于報(bào)警值；鍋爐的泄露時(shí)刻清晰反映出來(lái)。
3.1.2鍋爐超溫匯總
從主汽溫超溫匯總表中看出，蒸汽側(cè)盡管超溫5次，但都是在事故狀態(tài)或者非穩(wěn)定工況下發(fā)生，超限數(shù)值不大，超溫時(shí)間也不長(zhǎng)，并且過(guò)熱器壁溫沒(méi)有超，據(jù)此說(shuō)明蒸汽超溫對(duì)管壁的損害有限。
3.2材料分析
1號(hào)鍋爐在安裝期間曾多次檢查出受熱面管材有問(wèn)題，在超水壓試驗(yàn)中還發(fā)生過(guò)受熱面爆漏。因此，在爐內(nèi)檢查時(shí)，不但要檢查異物堵塞的情況，還應(yīng)擴(kuò)大檢查，排除管材的原因。
1號(hào)爐分隔屏過(guò)熱器和后屏過(guò)熱器管子發(fā)生爆破后，先后共取3批共22根管樣，送西安熱工院進(jìn)行試驗(yàn)分析。考慮到2009年12月凝汽器曾發(fā)生泄漏，對(duì)凝汽器消缺時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏期間Na離子及CI離子均超標(biāo)，為了評(píng)估水質(zhì)對(duì)鍋爐受熱面管子的影響，對(duì)未發(fā)生爆破的高過(guò)、高再、低過(guò)、低再、水冷壁、省煤器等部位的管子進(jìn)行了取樣，并對(duì)分隔屏、后屏等部位進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查。內(nèi)窺鏡檢查并未發(fā)現(xiàn)有異物。取樣管經(jīng)化驗(yàn)后，試驗(yàn)結(jié)果如下：
1)2根分隔屏過(guò)熱器的入日段爐外管中5號(hào)取樣管的金相組織、力學(xué)性能均明顯老化，6號(hào)取樣管的金相組織、拉伸性能、沖擊性能、壓扁性能、布氏硬度均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，排除了制造質(zhì)量差造成分隔屏過(guò)熱器爆破的可能：
2)分隔屏過(guò)熱器與爆管位置相鄰的爐內(nèi)管( 12CrlMoV)的金相組織、拉伸性能、沖擊性能、壓扁性能、布氏硬度均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)壁未發(fā)現(xiàn)沿晶損傷；
3)3根水冷壁管(SA2IOC)的金相組織、拉伸性能、沖擊性能、布氏硬度均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)壁未發(fā)現(xiàn)沿晶損傷；
4)3根省煤器管、1根后屏過(guò)熱器管（爆口開(kāi)“天窗”，材料為12CrIMoV）、2根屏式再熱器管（材料為T(mén)91）、低溫過(guò)熱器（材料為12CrIMoV）、高溫過(guò)熱器（材料為T(mén)91）、分隔屏過(guò)熱器夾屏管(材料為T(mén)P347H)、高溫再熱器（材料為T(mén)P347H）彎頭直管段的金相組織、拉伸性能、沖擊性能、布氏硬度、壓扁性能均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)壁未發(fā)現(xiàn)沿晶損傷；
5)高溫再熱器（材料為T(mén)P347H）彎頭及直管段局部區(qū)域存在微小的顯微缺欠，是由制造引起的。
后屏過(guò)熱器爆口（開(kāi)“天窗”部位）所有試驗(yàn)均未顯示異常，可以判定主要為吹損減薄所致，金相組織中的夾雜物雖未超標(biāo)但數(shù)量較多，對(duì)爆口開(kāi)“天窗”起到了促進(jìn)作用。
4、結(jié)論及建議
根據(jù)以上原因綜合分析，1號(hào)鍋爐爆管原因結(jié)論及建議如下：
1)2根分隔屏過(guò)熱器管的失效類(lèi)型均屬于超溫爆管，其中1號(hào)管超溫幅度較大，時(shí)間較短，壁溫超過(guò)下臨界點(diǎn)Acl；2號(hào)管的超溫幅度較小，未超過(guò)下臨界點(diǎn)Acl，但累計(jì)超溫時(shí)間較長(zhǎng)。
2)分隔屏過(guò)熱器爆管與鋼管質(zhì)量和冷凝器泄漏進(jìn)海水無(wú)關(guān)。
3)分隔屏過(guò)熱器受爐內(nèi)火焰輻射，熱負(fù)荷較高，因而熱偏差較大，特別是外圈管子，受熱最強(qiáng)，長(zhǎng)度又最長(zhǎng)，阻力大，工質(zhì)流量小，易發(fā)生超濕現(xiàn)象。建議在機(jī)組投運(yùn)的初期應(yīng)注意改善燃燒工況，降低熱偏差。
4)武漢鍋爐廠(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)定分隔屏過(guò)熱器爐外測(cè)點(diǎn)的報(bào)警壁溫為564℃。當(dāng)分隔屏過(guò)熱器報(bào)警壁溫時(shí)，爐內(nèi)的12CrIMoVG鋼管壁溫已明顯超過(guò)該材料的許用壁溫580℃，建議考慮降低分隔屏過(guò)熱器的報(bào)警溫度值。
5、結(jié)語(yǔ)
1號(hào)鍋爐在爆管原因查明以后，更換受損管材，于2010年3月16日重新點(diǎn)火，其后一直穩(wěn)定運(yùn)行，再未出現(xiàn)鍋爐壁溫超溫、爆管現(xiàn)象，于4月18日順利一次通過(guò)168 h試運(yùn)行，并投入穩(wěn)定、安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行。
相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)壁爐
2、秸稈顆粒機(jī)
3、木屑顆粒機(jī)
