某垃圾焚燒廠鍋爐過(guò)熱器爆管分析與研究

吳威寧

摘 要 垃圾焚燒發(fā)電廠運(yùn)行中，過(guò)熱器爆管故障將影響整個(gè)垃圾焚燒廠的安全運(yùn)行，也會(huì)影響電廠的經(jīng)濟(jì)效益。本文以廈門(mén)某垃圾焚燒發(fā)電廠工程為例，對(duì)垃圾焚燒廠鍋爐過(guò)熱器爆管的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的對(duì)策，減少過(guò)熱器故障，提高鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性與連續(xù)性。

關(guān)鍵詞 垃圾焚燒廠;鍋爐;過(guò)熱器泄露;蒸汽吹灰

前言

廈門(mén)某垃圾焚燒發(fā)電廠項(xiàng)目采用垃圾焚燒余熱鍋爐是四川鍋爐廠生產(chǎn)的CG-625-59.1/4.0/400-LJ型余熱鍋爐，鍋爐為立式布置，由三個(gè)垂直膜式水冷壁通道（即爐室Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）和一個(gè)垂直鋼煙道組成，在第二通道布置有三片屏式蒸發(fā)受熱面，第三通道從下至上依次布置了第一級(jí)蒸發(fā)器、高溫過(guò)熱器、中溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器以及第二級(jí)蒸發(fā)器。受熱面清灰方式采用戴蒙德G9B固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰。項(xiàng)目自2019年8月投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，2020年4月發(fā)生中溫過(guò)熱器及低溫過(guò)熱器泄漏。

1過(guò)熱器泄露原因分析

1.1 外觀檢查

過(guò)熱器首排管道均設(shè)有防磨瓦，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)低溫過(guò)熱器管道泄露區(qū)域附近防磨瓦已完全脫落，管外壁黏結(jié)灰層較厚，且存在腐蝕現(xiàn)象;中溫過(guò)熱器管道泄漏位置防磨瓦保留較為完好，撕裂口較新，有明顯沖刷變形痕跡。蒸汽吹灰器的范圍內(nèi)防磨板破損嚴(yán)重[1]。

1.2 管材取樣

截取低溫過(guò)熱器、中溫過(guò)熱器爆管樣品，中溫過(guò)熱器樣品：規(guī)格Ф51×5mm，材質(zhì) 12Cr1MoVG（以下稱(chēng) A#樣）;低溫過(guò)熱器樣品：規(guī)格Ф51×5mm，材質(zhì) 20G（以下稱(chēng) B#樣）的化學(xué)成分、力學(xué)性能以及防磨板樣品：規(guī)格 2mm，材質(zhì) 06Cr19Ni10（以下稱(chēng) C#樣）。

由于水管表面腐蝕嚴(yán)重，在進(jìn)行性能試驗(yàn)前先對(duì)水管進(jìn)行噴砂除銹，除銹后外觀見(jiàn)下圖。對(duì)破口位置周向均勻取5點(diǎn)進(jìn)行壁厚確認(rèn)，A#樣品（12Cr1MoVG）壁厚最大為4.76mm，最小為 0.96mm;B#樣品（20G）壁厚最大為 4.86mm，最小為1.26mm。

1.3 化學(xué)成分分析及力學(xué)性能試驗(yàn)

分別取A#、B#樣品任意位置材料進(jìn)行化學(xué)成分及力學(xué)性能分析，A#樣品C為0.14，Si為0.22，Mn為0.54，P為0.019，S為0.010，Cr為1.00，Ni為0.01，Mo為0.26，Cu為0.03，V為0.19。B#樣品C為0.23，Si為0.24，Mn為0.51，P為0.018，S為0.012，Cr為0.06，Ni為0.02，Mo為0.01，Cu為0.10，V為0.01。

A#樣品試樣截面尺寸15.38×5.16mm，抗拉強(qiáng)度589，屈服強(qiáng)度454，延伸率22%。B#樣品試樣截面尺寸15.46×4.97mm，抗拉強(qiáng)度496，屈服強(qiáng)度328，延伸率30%。

A#樣品、B#樣品的化學(xué)成分及力學(xué)性能都滿足GB/T 5310-2017的材料要求[2]。

1.4 金相檢測(cè)

金相試驗(yàn)晶粒度按 GB/T 6394-2017 中的評(píng)級(jí)圖評(píng)定，大于等于6級(jí)合格，試驗(yàn)結(jié)果中均為 7 級(jí)，滿足規(guī)范要求。

根據(jù)復(fù)驗(yàn)結(jié)果，可以排除因原材料缺陷造成的可能性。

2過(guò)熱器爆管原因分析

針對(duì)過(guò)熱器管道的失效狀態(tài)，分析有以下原因：

2.1 直接原因

根據(jù)泄露管外觀的腐蝕情況看，此次是經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕使得管減厚嚴(yán)重，無(wú)法承受內(nèi)壓最終發(fā)生泄露。從黏結(jié)灰的內(nèi)面能夠看出有明顯的腐蝕。在這過(guò)程中，低溫過(guò)熱器泄漏出來(lái)的蒸汽將對(duì)側(cè)中溫過(guò)熱器管道進(jìn)行沖刷磨損，最終導(dǎo)致中級(jí)過(guò)熱器也發(fā)生泄露[3]。

2.2 蒸汽吹灰閥后壓力過(guò)大

進(jìn)一步檢查蒸汽吹灰器的運(yùn)行情況，此處吹灰器運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)故障;運(yùn)行周期為一班3次，一天3班共計(jì)清掃9次，每臺(tái)吹灰器的動(dòng)作時(shí)間約3分鐘，運(yùn)行正常。蒸汽吹灰器閥后壓力設(shè)計(jì)為0.67MPa，通過(guò)加裝臨時(shí)壓力表測(cè)得實(shí)際運(yùn)行壓力最大在1.4MPa左右，遠(yuǎn)超原設(shè)計(jì)壓力，加速了防磨瓦及管道的磨損[4]。

2.3 蒸汽吹灰器偏離水平中心線

蒸汽吹灰器布置于煙道左右側(cè)，噴槍前進(jìn)最大行程位置為煙道中部，恰好為管道泄露位置。根據(jù)測(cè)量，蒸汽吹灰噴槍最大行程位置的高度低于水平中心線4cm，左右噴槍在上方形成扇形重疊噴吹區(qū)域，加速了防磨瓦及管道的磨損[5]。

3解決對(duì)策與啟示

綜上分析，影響該過(guò)熱器管道失效的因素主要是吹灰器蒸汽沖刷、煙氣腐蝕、積灰的綜合作用引起的，基本可排除材質(zhì)劣化、高溫腐蝕、水循環(huán)等因素。為了避免類(lèi)似故障再次發(fā)生，應(yīng)該采取消除或減少上述影響因素的方式著手。

（1）在設(shè)計(jì)方面，可通過(guò)增加防磨瓦的厚度，尤其是煙氣迎風(fēng)面區(qū)域，可進(jìn)一步考慮提升防磨瓦的材質(zhì)。同時(shí)優(yōu)化煙道設(shè)計(jì)，控制煙氣流速，減少煙氣沖刷。立式鍋爐的第三煙道積灰較嚴(yán)重，可增設(shè)激波吹灰并合理布置，提升清灰效果。

（2）在制造與安裝方面，應(yīng)著重檢查蒸汽吹灰器的安裝質(zhì)量，尤其是墻箱法蘭與套管焊接的垂直度，避免噴槍偏離水平中心線。

（3）在使用方面，應(yīng)根據(jù)吹灰器使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)，定期對(duì)吹灰器進(jìn)行檢查與維護(hù)。定期對(duì)過(guò)熱器管道防磨瓦進(jìn)行測(cè)厚，及時(shí)更換。

參考文獻(xiàn)

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[2] 雷文偉.垃圾焚燒臥式鍋爐過(guò)熱器爆管的原因分析[J].電力系統(tǒng)裝備，2019（12）：96-97.

[3] 王學(xué)禮.1000 MW超超臨界鍋爐過(guò)熱器爆管原因分析及防范措施[J].華電技術(shù)，2019，41（7）：70-72，76.

[4] 趙林松，趙彥芬，張路.某電廠鍋爐高溫過(guò)熱器爆管原因分析[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，2019，55（3）：214-217.

[5] 莊文斌，張國(guó)良，秦永亮，等.超臨界循環(huán)流化床鍋爐末級(jí)過(guò)熱器爆管原因分析[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，2019，55（2）：120-124.