某垃圾焚燒廠鍋爐過熱器爆管分析與研究

吳威寧

摘 要 垃圾焚燒發電廠運行中，過熱器爆管故障將影響整個垃圾焚燒廠的安全運行，也會影響電廠的經濟效益。本文以廈門某垃圾焚燒發電廠工程為例，對垃圾焚燒廠鍋爐過熱器爆管的原因進行分析，并提出相應的對策，減少過熱器故障，提高鍋爐運行的穩定性與連續性。

關鍵詞 垃圾焚燒廠;鍋爐;過熱器泄露;蒸汽吹灰

前言

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

1過熱器泄露原因分析

1.1 外觀檢查

過熱器首排管道均設有防磨瓦，檢查時發現低溫過熱器管道泄露區域附近防磨瓦已完全脫落，管外壁黏結灰層較厚，且存在腐蝕現象;中溫過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防磨板破損嚴重[1]。

1.2 管材取樣

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

由于水管表面腐蝕嚴重，在進行性能試驗前先對水管進行噴砂除銹，除銹后外觀見下圖。對破口位置周向均勻取5點進行壁厚確認，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 化學成分分析及力學性能試驗

分別取A#、B#樣品任意位置材料進行化學成分及力學性能分析，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，抗拉強度589，屈服強度454，延伸率22%。B#樣品試樣截面尺寸15.46×4.97mm，抗拉強度496，屈服強度328，延伸率30%。

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

1.4 金相檢測

金相試驗晶粒度按 GB/T 6394-2017 中的評級圖評定，大于等于6級合格，試驗結果中均為 7 級，滿足規范要求。

根據復驗結果，可以排除因原材料缺陷造成的可能性。

2過熱器爆管原因分析

針對過熱器管道的失效狀態，分析有以下原因：

2.1 直接原因

根據泄露管外觀的腐蝕情況看，此次是經長時間的侵蝕使得管減厚嚴重，無法承受內壓最終發生泄露。從黏結灰的內面能夠看出有明顯的腐蝕。在這過程中，低溫過熱器泄漏出來的蒸汽將對側中溫過熱器管道進行沖刷磨損，最終導致中級過熱器也發生泄露[3]。

2.2 蒸汽吹灰閥后壓力過大

進一步檢查蒸汽吹灰器的運行情況，此處吹灰器運行平穩，無故障;運行周期為一班3次，一天3班共計清掃9次，每臺吹灰器的動作時間約3分鐘，運行正常。蒸汽吹灰器閥后壓力設計為0.67MPa，通過加裝臨時壓力表測得實際運行壓力最大在1.4MPa左右，遠超原設計壓力，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，噴槍前進最大行程位置為煙道中部，恰好為管道泄露位置。根據測量，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域，加速了防磨瓦及管道的磨損[5]。

3解決對策與啟示

綜上分析，影響該過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，基本可排除材質劣化、高溫腐蝕、水循環等因素。為了避免類似故障再次發生，應該采取消除或減少上述影響因素的方式著手。

（1）在設計方面，可通過增加防磨瓦的厚度，尤其是煙氣迎風面區域，可進一步考慮提升防磨瓦的材質。同時優化煙道設計，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重，可增設激波吹灰并合理布置，提升清灰效果。

（2）在制造與安裝方面，應著重檢查蒸汽吹灰器的安裝質量，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，應根據吹灰器使用維護說明書，定期對吹灰器進行檢查與維護。定期對過熱器管道防磨瓦進行測厚，及時更換。

參考文獻

[1] 崔儉文.基于垃圾焚燒臥式鍋爐蒸發屏和過熱器爆管的原因初探[J].科學與財富，2020（15）：170.

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

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

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

[5] 莊文斌，張國良，秦永亮，等.超臨界循環流化床鍋爐末級過熱器爆管原因分析[J].理化檢驗-物理分冊，2019，55（2）：120-124.