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600MW锅炉过热器爆管事故的分析和预防 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|富通新能源 / 13-11-13

1、锅炉基本情况介绍
    某发电公司5,6号600 MW锅炉均为上海锅炉厂设计制造,型号为SG1913/25.40-M957,型式为超临界参数、变压运行、螺旋管圈直流炉、单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊兀型结构、露天布置的燃煤锅炉。
    额定工况及最大连续蒸发量工况下锅炉的主要参数如表l所示。
2、锅炉高温过热器爆管的检查和处理
2.1锅炉运行情况
    6号锅炉于2007-05-23通过168 h试运行,进入生产阶段。截至2009-07-18因高温过热器泄漏停运,6号锅炉累计运行11 535 h。统计期间,6号锅炉启动21次(其中冷态启动14次,热态启动7次);除因水冷壁制造安装原因发生泄漏外,高温受热面未发生泄漏。富通新能源生产销售生物质锅炉,生物质锅炉主要燃烧颗粒机木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料,同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
2.2检查情况
    检查发现高温过热器前段(按烟气流向划分)从甲侧往乙侧第6排管屏、由外往内第10根管迎风侧有一个70mm x 56 mm的爆口,如图1和2所示。管子材质型号:迎风侧为T91,背风侧为T23,管径都是∮38.1 x 8.0 mm。同时,该管向第5,4,3排管屏弯曲,吹伤吹薄第5,4,3排管屏的管子共6根。
2.3处理情况
    更换泄漏管子及吹伤管子;对被蒸汽吹薄的管子进行测厚,更换小于理论计算最小壁厚的管子。根据金属监督规定要求,对更换材料进行光谱分析,保证更换材料符合要求;对T91管材采用氩弧焊打底氩气保护焊接,同时进行热处理并达到探伤合格。
3、锅炉氧化皮产生和脱落的原因
3.1氧化皮产生的原因
    奥氏体不锈钢管产生氧化物的主要原因是金属的高温氧化,氧化物的产生速度受到锅炉运行时间、水质、运行习惯、锅炉构造和其他因素的影响。根据奥氏体不锈钢管的使用特性,在其运行2 000 h时就会出现氧化物高峰期;温度越高,高温氧化的速度就越快,氧化物高峰期就越早出现,也就越容易造成氧化物运行中大面积快速脱落,导致管道堵塞而爆管。
3.2氧化皮脱落的原因
    蒸汽温度在538℃以下时,锅炉过热器一般不会发生氧化皮脱落;而蒸汽温度在566℃以上时,过热器不锈钢管内就会发生氧化皮脱落;特别是超临界锅炉,氧化皮脱落更不可避免。
    (1)超临界机组正常运行温度(571℃)及正常运行工况下,炉内钢管会一直受到高温氧化作用、产生氧化皮脱落,但氧化皮都会随着蒸汽被带走,一般不会发生堵塞爆管的情况。
    (2)超临界机组超温运行(≥571℃)及异常运行工况下,炉管内氧化皮的产生速度加快,脱落量加大,导致蒸汽不能将脱落的氧化皮全部带走,部分氧化皮堆积直至堵塞炉管,造成锅炉运行中爆管。
    (3)停炉时,由于不锈钢管在运行时内壁已有大量的氧化皮存在,而不锈钢管和氧化皮的膨胀系数相差较大,冷却时不锈钢管收缩快,氧化皮收缩慢,氧化皮由于挤碎、脱落而导致堆积,因此停炉时氧化皮的脱落是无法避免的。
    (4)启炉时,由于不锈钢管内壁原有的大量氧化皮在停炉时已破碎,虽然不锈钢管和氧化皮的膨胀系数相差较大,但氧化皮破碎量小,因此一般不会造成氧化皮的大面积脱落。
4、原因分析
    管子爆口特征为:爆口大,呈鱼嘴外翻状,明显过热变色,爆口管壁无减薄,爆口上下端管子明显胀粗(上端40.62 mm,下端40.82 mm,见图1)。因此,分析认为是过热引起的爆管。超临界锅炉长期运行后,在高温高压环境中,受热面(目前主要是T23管材)产生氧化皮。随着锅炉负荷变化,温度也发生变化,造成受热面上的氧化皮脱落。当脱落的氧化皮不能被蒸汽带走而堆积在管内时,必将影响管内蒸汽的流通,引起管壁进一步超温,氧化皮脱落将更严重,最终造成管子通流截面减少或堵塞,引起过热爆管。
5、预防锅炉氧化皮问题的有关措施
5.1检修技术措施
    (1)对高温过热器和高温再热器受热面应做到逢停必查。检查内容包括胀粗检查、变形检查、壁厚检查、外壁氧化皮剥落宏观检查、弯头氧化皮堆积情况检查,并建立台账,以便查明是否有明显胀粗或管壁减薄现象。
    (2)锅炉吹灰蒸汽温度太低易造成受热面氧化皮脱落,因此应将吹灰蒸汽的温度提高。
    (3)为了有效防止受热面超温,降低高温过热器及高温再热器壁温超限报警值,以便于运行人员提前进行干预和调整。
    (4)为了保证锅炉给水品质和蒸汽品质合格,减少受热面结垢、腐蚀等现象的发生,对汽机凝汽器钢管泄漏情况应做到逢停必查。
    (5)利用奥氏体不锈钢管内壁氧化皮检测技术进行针对性检测,对氧化皮脱落堆积严重的管子进行割管处理。同时,割管后要及时封堵管口,避免杂物落入管内。
    (6)当受热面更换新管后,要对新管进行化学清洗,消除管内锈蚀物或杂物,避免启动后杂物脱落堵塞管子而再次发生过热爆管。
5.2运行技术措施
5.2.1启动阶段
    (1)机组冷态启动过程中,严格按照机组升温控制曲线控制汽温,要减少使用减温水,且减温水操作要平稳,避免突开突关减温水使管壁温度急降急升而导致氧化皮脱落。
    (2)机组热态启动过程中,为了防止受热面金属温度降低,要尽快完成炉膛的吹扫,点火后要尽快投入燃料量,同时控制屏式过热器、高温过热器,高温再热器的温升率,以防止受热面金属温度降低过快。
    (3)机组启动期间,要加强对疏水的回收和排放管理,防止不合格的疏水进入主系统,防止前级系统产生的氧化皮进入后级系统。
    (4)机组启动期间,要严格控制冷态冲洗和热态冲洗水的水质,在水质未合格前禁止锅炉升温、升压。
    (5)机组启动阶段,在高、低压旁路开启前,要先开启主蒸汽管道、高压旁路前、主汽门前、再热蒸汽管道、中压主汽门前的疏水门,在发电机并网后再关闭上述疏水门,以防止杂质进入主,再热蒸汽系统。
    (6)在汽轮机冲转前,可先开大高,低旁,利用产生的蒸汽吹扫受热面管内残留的氧化皮,同时避免氧化皮进入汽轮机而对叶片造成冲蚀。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
5.2.2运行阶段
    (1)加强对锅炉运行汽温和金属壁温的监视,防止因主、再热蒸汽温度,高温过热器及高温再热器金属壁超温,造成受热面生成氧化皮。
  (2)机组运行中升、降负荷速率不要太快,尽量避免大的工况异动。在升、降负荷时,要维持屏式过热器、高温过热器、高温再热器出口蒸汽温度不超温,否则要适当降低机组的升、降负荷速率或暂停升、降负荷,待温度稳定后再继续进行,以防止受热面上的氧化皮脱落。
    (3)加强对凝结水和锅炉给水品质的监督,保证凝结水和锅炉给水品质符合规程规定要求。
5.2.3停运阶段
   (1)在停炉时尽量采取滑停。在滑停过程中,避免汽温突升突降导致管壁温度变化而引起氧化皮脱落,保持屏式过热器、高温过热器和高温再热器出口蒸汽温度的温度变化率。在整个滑停过程中,减温水的使用要适当。
   (2)对处于氧化物高峰期的锅炉,停炉前尽量低负荷运行一段时间,使高负荷运行期间生成的氧化物尽量被带走,以防止氧化物脱落造成过热器管子堵塞而在启动时发生爆管。

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