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12MW机组锅炉低温过热器频繁爆管原因分析
发布时间：2013-07-11 07:53 来源：未知
某电厂安装2台额定蒸发量为75t/h的中压、低倍率循环硫化床锅炉，配套12 MW汽轮发电机组，锅炉型号为NG75/3.82-M8。其中2#炉投入运行后la内，低温过热器爆管5次，累计运行时间仅130d，机组无法正常运行。停炉检修发现低温过热器管（以下简称低过管）损伤严重，需要整体换管，该低过管材质为20g，规格为∮38mmx4 mm。
1、低过管爆泄情况简介
根据资料介绍及现场调查发现．低过管爆泄位置多在炉前、后侧下弯头上方，过热器管排布置如图1所示。
在5次低过爆管事故中，前4次均采取临时堵管措施进行消缺处理，爆管段外表面氧化现象严重，已无分析价值。本次分析中对第5次低过爆管位置在炉前侧炉左数第22屏外圈管(图2)以及管径测量中有胀粗现象的炉前侧炉左数第1 1屏外圈管、第12屏外圈管取样。
从外观上看，低温过热器爆管段管外壁出现大量的纵向蠕变裂纹，爆口边缘粗糙，壁厚减薄较少，爆口处最大胀粗率为25%，呈现典型的长期过热爆管特征。
从3只管样中均倒出大量黑色粉末状和片状沉积物，沉积物具有铁磁性，能被磁铁吸附，初步判断为管内脱落的氧化皮。管样经线切割割开，可以见到管内壁有氧化皮剥落的现象，形貌如图3所示，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
2、金相试验分析
第22屏爆管段爆口内壁金相组织为铁索体和沿晶界聚集的碳化物颗粒，局部位置晶界上产生蠕变孔洞；爆口尖端组织为铁素体和沿晶界、晶内分布的颗粒状碳化物，由于长时过热，已发生明显的球化现象（图4）；爆口对面和远端金相组织均为铁素体和沿晶界、晶内分布的颗粒状碳化物，表现出明显的球化现象（图5，6）。低过管正常金相组织如图7所示。
第11屏和12屏管均取自未曾爆管的低温过热器管排，两者金相组织均为铁素体和沿晶界、晶内分布的颗粒状碳化物，碳化物沿晶界呈链状密集分布，局部位置晶界上出现蠕变孔洞和蠕变裂纹，显示该管样经受长时间过热，组织已严重球化。
上述试样金相组织分析结果显示，该低温过热器管曾经受长期过热，金相组织严重球化，珠光体区域形态完全消失，晶界有明显的碳化物聚集特征，局部位置晶界上出现蠕变孔洞和蠕变裂纹，导致管材强度下降。
3、管内沉积物成分分析
从各管样中倒出的沉积物经过X射线衍射成分分析，第22屏管样中沉积物成分主要为Fe203和Fe304，还有少量Si02，Ni，Zn氧化物等；第11屏和12屏管样沉积物成分主要为Fe0，Fe203和Fe304。据此判断各管样内沉积物主要是由管样内壁氧化皮剥落产生的。
4、爆管原因分析
该厂2台机组系统布置采用母管制，2台机组共用补给水系统，由于电网负荷的限制，2台锅炉经常轮换运行。
根据从现场了解的各种情况分析，造成锅炉管内氧化的主要原因有以下几点：
(1)停炉保养方式不当。由于2台锅炉经常交替轮换运行，电厂采用的停炉保养方式均为热炉放水，根据SD 223-1987《火力发电厂停（备）用热力设备防锈导则》规定，该方式的保养期限为1周。据电厂介绍，2#炉自首次点火以来，历次停炉间隔均大于上述导则规定的有效保养期限。
(2)除氧器投运不正常。根据查阅的部分2#炉运行记录来看，锅炉省煤器进口水温普遍较低，经8d的运行记录反映，锅炉进水温度大于100℃的运行时间较短。相反，运行记录反映1#炉运行时锅炉进水温度均在102℃左右。
(3)给水溶氧无监视。该厂运行至今，尚无给水溶解氧的测量手段，这也是造成锅炉氧腐蚀的主要原因之一，特别是在机组启动阶段，除氧器等设备的投用尚不正常，此时更应加强给水溶氧的监测。
由于上述原因导致锅炉管内容易发生氧化，且低温过热器管材质为20g，抗氧化性能比高温过热器管差，最易发生内壁氧化，氧化皮脱落后堵管造成长期过熟爆管。
5、预防及补救措施
(1)低温过热器更换后进行蒸汽吹管。吹管宜采用降压法，确定吹管初压时，应控制过热器压降与过热器设计压降（额定值）之比>1.6．并放置靶板检验吹管效果。
(2)今后锅炉起动阶段应正常投用除氧器，如采用邻炉汽源或辅汽，当除氧器出口水温较低时，可利用给水泵出口至除氧器之间的再循环提高除氧器温度。
(3)定期检测给水溶氧，特别是机组起动阶段，严格控制给水溶氧值。
(4)改进停炉保养方式，严格按SD 223-1987《火力发电厂停（备）用热力设备防锈导则》规定的保养方式和保养期限选用适当的停炉保养方式，并做好定期检测工作。
