140t/h高溫高壓鍋爐省煤器泄漏原因及處理

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鍋爐，額定主蒸汽參數為9.8MPa/545℃，設計給水溫度210℃，額定蒸發量140t/h。自2013年7月份投產以來，鍋爐省煤器高溫段屢次發生爆管及接管座焊縫泄漏事故。僅2015年一年時間，由于鍋爐省煤器高溫段爆管/泄漏造成機組停機時間便達到175.3小時，對鍋爐的安全穩定運行造成了很大的影響。

2 事故概況及原因分析

140t/h高壓鍋爐自從投產運行發生的多起爆管、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箱根部，靠煙道后部爐墻側（煙囪側），并集中表現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象。進行隔離封堵后，旁邊臨近的蛇形管又發生連續的斷裂或裂紋。造成省煤器泄漏的主要原因有：給水質量差引起管壁腐蝕；給水溫度和流量變化過大，發生水沖擊后造成損壞；省煤器管沸騰率超標，管子過熱燒壞或強度下降損傷管子；點火升壓及停爐中，停止上水后未能及時開啟再循環閥門，從而導致省煤器管過熱；管子材質或制造、運輸、安裝過程中造成缺陷及焊接質量不合格。經分析檢測，鍋爐給水質量、管子材質、焊口、操作人員操作都符合要求，燃氣鍋爐的煙氣沖刷很小，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據研究發現，造成爆管的原因可能跟以下幾個因素有關：

（1）事故發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（間隔時間10分鐘之內），管內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的介質沸騰率過高。

（2）從運行記錄中顯示，鍋爐有較長一段時間蒸發量達到150余t/h，而給水溫度僅為160-170℃，可推斷鍋爐負荷曾超至少15%以上。導致進省煤器前煙氣溫度超過設計值近40℃（此處設計煙溫為559℃，實際運行溫度已達590-600℃），煙溫越高，管內的沸騰率也越大，可能已遠遠超過設計值，爆管的可能性就更大，省煤器沸騰率過高會增加流動阻力，介質流速越來越低，冷卻效果越來越差，管子處于過熱狀態，再加上煙氣擾動，鍋爐負荷變動較大，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向外一排一排的安裝，當安裝到后幾排時，由于前面安裝未能有效控制，只能用后面的兩三排來補償；另外靠爐墻的蛇形管片與爐墻的節距偏大，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為該部位存在瞬間過燒和長期超溫現象，造成了該部位內給水沸騰率遠超設計允許值。

3 解決措施

（1）將上級省煤器自上向下方向的4-6排蛇形管由原設計耐溫為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度。恢復被堵的管子，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，降低省煤器吸收的煙氣熱量，從而降低省煤器的沸騰率。此舉主要考慮兩個因素：一是省煤器后換熱器如空氣預熱器、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。

（4）在部分高溫段蛇形管片上增加貼片測溫熱電偶，實時監測蛇形管片的管壁溫度，如遇異常可及時通過調整燃燒和給水進行控制。

4 結束語

此次改造后，鍋爐該部位的隱患已徹底消除，達到預期效果，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計允許值以下。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熱器和煤氣加熱器仍有一定的吸熱能力，使得該技術改造對鍋爐熱效率的影響最小化。且確保了機組長期穩定運行。