銅陵電廠3號(hào)機(jī)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造的亞臨界強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，過(guò)熱蒸汽流量1 025 t/h，過(guò)熱蒸汽壓力18.3MPa，過(guò)熱蒸汽溫度541℃，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1999年11月12日3號(hào)爐整套啟動(dòng)期間，11：00發(fā)現(xiàn)送、引風(fēng)機(jī)及給粉機(jī)自動(dòng)解除，爐膛負(fù)壓變化較大，給水流量與蒸汽流量偏差較大，約200 t/h。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)爐后煙道固定端人孔門(mén)處有蒸汽冒出，停爐后進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)一步檢查確認(rèn)為末級(jí)過(guò)熱器固定端16排，爐前數(shù)第2根根彎頭上部爆裂。
2、原因分析
3號(hào)爐在調(diào)試階段累計(jì)運(yùn)行約400 h后末級(jí)過(guò)熱器第16排第2根管子發(fā)生爆管，并吹損了第16排第1根管子，爆口及吹損部位位于彎頭位置。管子規(guī)格為φ54 mm×9mm，材料為12CrIMoV。
爆管爆口張口較大，呈張開(kāi)嘴狀，最大周向張口距離為37 mm，爆口軸向長(zhǎng)度為85 mm。管子及爆管內(nèi)外表面呈青灰色，爆口外表面氧化膜較厚，達(dá)0. 3～0.4 mm，大部分已脫落。爆口附近有眾多的平行于爆口的細(xì)小裂紋。爆口唇部明顯減薄，但與典型的短期超溫爆口相比，減薄量比較小。爆口附近管子明顯漲粗和減薄，管徑和壁厚的實(shí)測(cè)值及以公稱直徑54 mm計(jì)的漲粗值見(jiàn)表1和圖1。爆口的斷口較平整，斷面呈顆粒狀。
爆口中心爆破口唇部邊緣組織已完全球化，珠光體區(qū)域已基本消失，碳化物聚集長(zhǎng)大分布于鐵素體晶內(nèi)和晶界，并出現(xiàn)孔洞和裂紋，球化4級(jí)。爆口中心內(nèi)壁氧化層厚0.27 mm。爆口中心背火面組織球化3級(jí)，內(nèi)壁氧化層厚0. 22 mm。爆口前（迎流向）距爆口端部70 mm處向火面組織球化3.5級(jí)，內(nèi)壁氧化層厚0.24 mm。根據(jù)管子材料組織球化狀況及內(nèi)壁氧化層厚度可以肯定爆管處管子金屬長(zhǎng)期過(guò)熱。按球化方程估算爆口處管子金屬長(zhǎng)期過(guò)熱當(dāng)量溫度為618℃，爆口背面和爆口附近金屬長(zhǎng)期過(guò)熱當(dāng)量溫度要略低一些。按內(nèi)壁氧化層厚度估算爆口處管子金屬長(zhǎng)期過(guò)熱當(dāng)量溫度為621℃。
此外，從爆口和斷口的宏觀形狀以及爆破口唇部邊緣組織變形拉長(zhǎng)情況可知管子爆破前產(chǎn)生了較大的塑性變形，表現(xiàn)出短期過(guò)熱爆管的特征。在爆口邊緣未發(fā)現(xiàn)金屬相變組織，因此，短期過(guò)熱爆管處的金屬溫度低于Aa溫度(此鋼Aa一774℃)。綜合上述分析可以確定爆管性質(zhì)為長(zhǎng)期過(guò)熱基礎(chǔ)上的短期過(guò)熱爆管。對(duì)吹損管以及爆口前、后管子也進(jìn)行了金相試驗(yàn)。
被爆口吹損的第1根管子彎頭部位向火面組織正常，為鐵素體十珠光體，內(nèi)壁氧化層厚僅0. 05 mm。該管金相試驗(yàn)的取樣部位與爆管管子爆口相鄰，位于爆管管子的煙氣流上游，取樣部位的爐內(nèi)熱負(fù)荷應(yīng)高于爆口部位。可知爆管管子過(guò)熱主要是由管內(nèi)蒸汽流速過(guò)低而造成的，產(chǎn)生這一原因可能是：管子部分堵塞；管內(nèi)表面存在的一些影響流速的突出物，它在某種工況下可能會(huì)造成該管氣流的突然減少。
爆口前、后取樣部位爆管管子向火面組織正常，為鐵素體十珠光體，爆口前取樣部位內(nèi)壁氧化層厚0. 03 mm，內(nèi)壁脫碳層厚0.18 mm。表明爆口前、后取樣部位的金屬溫度低于爆口處管子的金屬溫度。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是由于爐內(nèi)爆口彎頭部位熱負(fù)荷相對(duì)較高而引起的。
資料表明某電廠末級(jí)過(guò)熱器運(yùn)行4年后開(kāi)始發(fā)生爆管現(xiàn)象，此后3年中間共爆管14次，爆口全部位于彎頭部位，均為長(zhǎng)期過(guò)熱爆管。壁溫實(shí)測(cè)結(jié)果亦顯示彎頭部位壁溫相對(duì)較高。
3、處理意見(jiàn)
更換爆口前、后取樣部位之間的所有爆管管子；全面檢查爆管管子的堵塞和節(jié)流情況；運(yùn)行期間，尤其是低負(fù)荷運(yùn)行工況下，避免末過(guò)超溫。
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