摘 要：通過對140t/h高溫高壓鍋爐省煤器爆管及泄漏原因的分析，制定處理方案，解決省煤器爆管及泄漏問題。

關(guān)鍵詞：鍋爐；省煤器；爆管；泄漏；沸騰率

1 概述

福建三安鋼鐵140t/h鍋爐屬于高溫高壓自然循環(huán)鍋爐，額定主蒸汽參數(shù)為9.8MPa/545℃，設(shè)計(jì)給水溫度210℃，額定蒸發(fā)量140t/h。自2013年7月份投產(chǎn)以來，鍋爐省煤器高溫段屢次發(fā)生爆管及接管座焊縫泄漏事故。僅2015年一年時(shí)間，由于鍋爐省煤器高溫段爆管/泄漏造成機(jī)組停機(jī)時(shí)間便達(dá)到175.3小時(shí)，對鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大的影響。

2 事故概況及原因分析

140t/h高壓鍋爐自從投產(chǎn)運(yùn)行發(fā)生的多起爆管、泄漏情況如表1所示。

從表1可知，鍋爐省煤器多次泄漏，而且主要泄漏部位均在省煤器出口聯(lián)箱根部，靠煙道后部爐墻側(cè)（煙囪側(cè)），并集中表現(xiàn)為蛇形管管接座與出口集箱的工廠焊縫不同程度裂紋甚至斷裂，并伴隨著管接座脹粗現(xiàn)象。進(jìn)行隔離封堵后，旁邊臨近的蛇形管又發(fā)生連續(xù)的斷裂或裂紋。造成省煤器泄漏的主要原因有：給水質(zhì)量差引起管壁腐蝕；給水溫度和流量變化過大，發(fā)生水沖擊后造成損壞；省煤器管沸騰率超標(biāo)，管子過熱燒壞或強(qiáng)度下降損傷管子；點(diǎn)火升壓及停爐中，停止上水后未能及時(shí)開啟再循環(huán)閥門，從而導(dǎo)致省煤器管過熱；管子材質(zhì)或制造、運(yùn)輸、安裝過程中造成缺陷及焊接質(zhì)量不合格。經(jīng)分析檢測，鍋爐給水質(zhì)量、管子材質(zhì)、焊口、操作人員操作都符合要求，燃?xì)忮仩t的煙氣沖刷很小，所以不存在以上幾種泄漏原因。通過對140t/h鍋爐省煤器前幾次爆管泄漏記錄數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，造成爆管的原因可能跟以下幾個(gè)因素有關(guān)：

（1）事故發(fā)生前主給水流量變化比較劇烈，一直在90t/h至150t/h之間大幅度高頻率波動(dòng)（間隔時(shí)間10分鐘之內(nèi)），管內(nèi)汽水混合物溫度變化頻率也比較高，由此可以看出省煤器管內(nèi)的介質(zhì)沸騰率過高。

（2）從運(yùn)行記錄中顯示，鍋爐有較長一段時(shí)間蒸發(fā)量達(dá)到150余t/h，而給水溫度僅為160-170℃，可推斷鍋爐負(fù)荷曾超至少15%以上。導(dǎo)致進(jìn)省煤器前煙氣溫度超過設(shè)計(jì)值近40℃（此處設(shè)計(jì)煙溫為559℃，實(shí)際運(yùn)行溫度已達(dá)590-600℃），煙溫越高，管內(nèi)的沸騰率也越大，可能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值，爆管的可能性就更大，省煤器沸騰率過高會(huì)增加流動(dòng)阻力，介質(zhì)流速越來越低，冷卻效果越來越差，管子處于過熱狀態(tài)，再加上煙氣擾動(dòng)，鍋爐負(fù)荷變動(dòng)較大，給水流量變化劇烈，省煤器工作溫度變化頻繁，使管子產(chǎn)生疲勞，從而造成省煤器管爆管或泄漏。

（3）省煤器管片的安裝是由內(nèi)向外一排一排的安裝，當(dāng)安裝到后幾排時(shí)，由于前面安裝未能有效控制，只能用后面的兩三排來補(bǔ)償；另外靠爐墻的蛇形管片與爐墻的節(jié)距偏大，而爐墻的耐火磚和保溫磚本身不吸熱，使得該排管子相較于其他排管子吸收更多的熱量，沸騰率便更高，所以省煤器第一排蛇形管相較于其他管排更容易產(chǎn)生爆管/裂紋等情況。

基于以上分析，所有爆管和泄漏的主要原因?yàn)樵摬课淮嬖谒查g過燒和長期超溫現(xiàn)象，造成了該部位內(nèi)給水沸騰率遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)允許值。

3 解決措施

（1）將上級省煤器自上向下方向的4-6排蛇形管由原設(shè)計(jì)耐溫為480℃的20G碳鋼材料更換為耐溫為580℃的12Cr1MoVG合金鋼材料，提高高溫段蛇形管片的耐溫強(qiáng)度?；謴?fù)被堵的管子，出口集箱管座因多處裂開也必須更換。

（2）提高自上向下方向的2排蛇形管的斜度，利于水中的汽泡順利流出，不至于聚集在蛇形管壁。減少高溫段省煤器受熱面積以降低省煤器的沸騰率。

（3）減少蛇形管的縱向管排數(shù)，降低省煤器吸收的煙氣熱量，從而降低省煤器的沸騰率。此舉主要考慮兩個(gè)因素：一是省煤器后換熱器如空氣預(yù)熱器、煤氣加熱器能夠承受的煙氣溫度；二是排煙溫度升高后，鍋爐的效率將明顯降低，造成一定能源浪費(fèi)。

（4）在部分高溫段蛇形管片上增加貼片測溫?zé)犭娕?，?shí)時(shí)監(jiān)測蛇形管片的管壁溫度，如遇異?？杉皶r(shí)通過調(diào)整燃燒和給水進(jìn)行控制。

4 結(jié)束語

此次改造后，鍋爐該部位的隱患已徹底消除，達(dá)到預(yù)期效果，省煤器出口溫度由原先的320℃降為309℃，省煤器沸騰率保持在設(shè)計(jì)允許值以下。存在的問題是犧牲了一部分的鍋爐熱效率，鍋爐的排煙溫度稍有提高，但是鍋爐尾部受熱面如空氣預(yù)熱器和煤氣加熱器仍有一定的吸熱能力，使得該技術(shù)改造對鍋爐熱效率的影響最小化。且確保了機(jī)組長期穩(wěn)定運(yùn)行。