內(nèi)容摘要：鍋爐在高負(fù)荷78t/h運(yùn)行中，突然出現(xiàn)高溫過熱器中間管排出口金屬管壁溫嚴(yán)重超溫，經(jīng)數(shù)次啟、停爐試驗(yàn)進(jìn)行分析、排查、處理，最終查找出減溫器內(nèi)部存在數(shù)種缺陷故障引起了此次高過管壁超溫。

關(guān)健詞　高溫過熱器  管壁超溫  減溫器故障 

1.概述

    我公司共有5臺(tái)DG75-3.82-17型東方鍋爐廠制造的CFB鍋爐，蒸汽減溫方式為表面式減溫器，2001年8月開始進(jìn)行鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組安裝，分別于02年2月至02年8月投入運(yùn)行。運(yùn)行至今，單爐累計(jì)運(yùn)行時(shí)間最長的已有31500小時(shí)，1#鍋爐累計(jì)運(yùn)行時(shí)間達(dá)29500小時(shí)，07年2月份中旬1#鍋爐在運(yùn)行中，出現(xiàn)了高溫過熱器受熱面中間管排的出口金屬壁溫測(cè)點(diǎn)TE173超溫現(xiàn)象（高過出口金屬管壁溫度測(cè)點(diǎn)共6點(diǎn)， TE173測(cè)點(diǎn)在偏左的中間部位），當(dāng)時(shí)負(fù)荷在78t/h左右，從集控室的DCS終端上發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)TE173的溫度約在490～580℃之間，而兩側(cè)的金屬壁溫測(cè)點(diǎn)在430～450℃之間，減溫水用量在50噸/小時(shí)以上（減溫水流量計(jì)顯示已達(dá)滿量程），主蒸汽溫度在450℃左右，高過金屬管壁溫度已遠(yuǎn)超《運(yùn)規(guī)》的允許技術(shù)參數(shù)值，因此只好被迫降負(fù)荷在73t/h以下運(yùn)行，此工況下TE173金屬壁溫測(cè)點(diǎn)的溫度可降至485℃及以下，減溫水流量在35 t/h左右，主蒸汽溫度降到405℃左右，達(dá)不到汽輪機(jī)進(jìn)機(jī)溫度要求，雖能供汽輪機(jī)使用，但不利于汽輪機(jī)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此啟動(dòng)備用鍋爐，將故障爐停運(yùn)，進(jìn)行故障原因分析及處理。

    2.過熱器金屬管壁超溫的可能原因

    2.1在點(diǎn)火過程中，疏水及排汽量不夠，升負(fù)荷速度過快，使過熱器管內(nèi)的通汽量不足，引起高溫過熱器管排金屬壁溫超溫。

    2.2鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行。由于送入爐膛的燃料量，風(fēng)量都大于最大允許值，爐膛出口煙氣量，煙氣溫度超過最大允許值的情況，增強(qiáng)了對(duì)過熱器受熱面的傳熱能力，容易造成受熱面管壁的超溫。

    2.3由于運(yùn)行工況或煤種改變，燃燒火焰中心上移，偏離設(shè)計(jì)要求位置，引起高溫過熱器受熱面金屬管壁溫度升高而超溫。

    2.4運(yùn)行中減溫水調(diào)整使用不當(dāng)，引起高溫過熱器管排金屬壁溫超溫。

    2.5化學(xué)監(jiān)督不嚴(yán)，汽水分離器結(jié)構(gòu)不良或存在缺陷，致使蒸汽品質(zhì)不好，在過熱器管內(nèi)結(jié)垢，造成金屬熱傳導(dǎo)不良而引起金屬管壁溫度超溫。

    2.6減溫器內(nèi)部的冷卻水管局部長期微泄漏，使在泄漏部位的過熱器受熱面蛇形管排內(nèi)產(chǎn)生水垢，結(jié)有水垢的管排通流量下降，導(dǎo)致局部管 排金屬管壁超溫。

    2.7表面式減溫器內(nèi)部冷卻水管路短路、減溫水用量雖很大，但減溫水分布不均，減溫效果差，從而引起高溫過熱器受熱面局部金屬管壁溫度超溫。

    2.8表面式減溫器內(nèi)部三段（左、中、右）的蒸流導(dǎo)流板焊口某段脫落、導(dǎo)流板高溫變形、導(dǎo)流板被高流速的蒸汽沖穿，造成進(jìn)口蒸汽不能在減溫冷卻水管間迂回流動(dòng)到出口，而直接短路由減溫器進(jìn)口只經(jīng)過少量幾根減溫冷卻水管而直達(dá)出口進(jìn)入高溫過熱器，使減溫器的減溫能力降低，高溫過熱器在高負(fù)荷下出現(xiàn)出口金屬管壁嚴(yán)重超溫。

    2.9過熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、布置不合理，受熱面過大，蒸汽分布不均勻，造成局部管排蒸汽流速過低，傳熱效果差，從而引起局部管排的金屬管壁超溫。

    2.10過熱器管安裝不當(dāng)，制造有缺陷，焊接質(zhì)量不良，造成煙氣偏流、過熱器管內(nèi)焊鎦或管內(nèi)有部分雜物堵塞使流通面積縮小，減少了蒸汽的流通量，使過熱器管排在運(yùn)行中產(chǎn)生局部管壁超溫。

    3.高過管壁超溫故障分析及排查

我司鍋爐專業(yè)的工程技術(shù)人員針對(duì)1#鍋爐高溫過熱器局部管排出口處管壁出現(xiàn)超溫問題進(jìn)行了詳細(xì)全面分析及排查：

    3.1打開汽包檢查內(nèi)部的旋風(fēng)汽水分離器、波形板汽水分離器、內(nèi)部壁面結(jié)構(gòu)等有可能引起蒸汽帶水而導(dǎo)致蒸汽偏流的狀況，但都未發(fā)現(xiàn)異常。

    3.2我司鍋爐水處理設(shè)備為現(xiàn)今最先進(jìn)的反滲透除鹽水處理設(shè)備，從汽包內(nèi)壁檢查、檢修抽出的減溫器內(nèi)冷卻水管內(nèi)外壁檢查、近期幾臺(tái)及現(xiàn)在的汽輪機(jī)大修拆檢的轉(zhuǎn)子葉輪檢查等，均未發(fā)現(xiàn)有金屬內(nèi)壁表面結(jié)垢現(xiàn)象，因此可判斷，不可能是由于金屬管壁內(nèi)部結(jié)垢而造成高過管排金屬壁溫超溫。

    3.3對(duì)測(cè)量金屬管壁溫度的所有熱電偶及爐膛內(nèi)的所有煙氣溫度測(cè)點(diǎn)熱電偶全部進(jìn)行了校驗(yàn)，未見異常，故TE173溫度計(jì)測(cè)出的超溫準(zhǔn)確。

    3.4在停爐期間進(jìn)入爐膛內(nèi)，對(duì)高、低溫過熱器受熱面管排進(jìn)行了全面的管外徑測(cè)量，尚未見有脹粗現(xiàn)象，說明超溫為短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，高溫尚未對(duì)高過受熱面管排產(chǎn)生材質(zhì)變質(zhì)危害，說明不存在上述2.6項(xiàng)減溫器內(nèi)部局部泄漏、管壁結(jié)垢引起超溫的情況。

    3.5鍋爐的燃燒工況及超負(fù)荷運(yùn)行方式與前期及現(xiàn)運(yùn)行其它幾臺(tái)鍋爐相同，前期及現(xiàn)運(yùn)行的其它幾臺(tái)鍋爐都未出現(xiàn)此種超溫情況，故也排除了運(yùn)行方式出現(xiàn)異常狀況。

    3.6而上述2.9、2.10項(xiàng)有可能產(chǎn)生超溫的原因在前期運(yùn)行中都證明已不會(huì)出現(xiàn)。

    3.7排查至最后，最大懷疑點(diǎn)就在上述的2.7、2.8項(xiàng)的減溫器內(nèi)部出現(xiàn)問題了。

    4.高過管壁超溫故障處理

    07年3月初進(jìn)行停爐處理。在停爐前，進(jìn)行了減溫器兩端減溫水進(jìn)、出管頭共32根的表面溫度測(cè)量，發(fā)現(xiàn)有二根出水管的水溫相對(duì)較低。

    初步判斷減溫器內(nèi)部的減溫冷卻水管路在水管的進(jìn)與出口處的三通接頭部位（見附圖一）處有沖穿孔，使減溫水管在進(jìn)與出口三通處短路，造成該根減溫冷卻水未進(jìn)入減溫器內(nèi)就短路流出，使內(nèi)部蒸汽減溫不均勻而減溫效果差（這種故障情況在我公司其它鍋爐上碰到，經(jīng)抽出減溫冷卻水管，在短路處進(jìn)行補(bǔ)焊后裝回，問題就得以解決）。抽了二支冷卻水管，發(fā)現(xiàn)其中有一支在出口水管的三通處有一個(gè)3×5mm小孔，造成冷卻水短路，經(jīng)補(bǔ)焊后裝回。

    處理后啟爐試運(yùn)行，當(dāng)鍋爐負(fù)荷達(dá)到78t/h左右時(shí)，又出現(xiàn)同上類似超溫問題，此次在超溫運(yùn)行中對(duì)高溫過熱器的出口金屬管壁用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀測(cè)溫，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下:

    為此，我司技術(shù)、檢修人員分析可能尚有未查出內(nèi)部減溫冷卻水管有短路。另上回在抽管中發(fā)現(xiàn)，有一根存在其減溫冷卻水進(jìn)水管的尾端與出水管前部端的迂回間隙（見附圖二）偏小情況，這也會(huì)造成冷卻水受阻流量變小而不能充分對(duì)高溫蒸汽進(jìn)行減溫，為此決定停爐進(jìn)行所有減溫冷卻水管抽出檢查及對(duì)全部抽出的減溫冷卻水進(jìn)水管尾端割去20mm長度的處理；

    07年3月中旬，將減溫器的所有冷卻水管抽出進(jìn)行全面檢查，未再發(fā)現(xiàn)減溫冷卻水管的進(jìn)、出口端三通處有水沖穿短路現(xiàn)象，但此次將所有內(nèi)部抽出的冷卻水進(jìn)水管（￠25小管）的尾端割去20mm長度，以保證冷卻水在進(jìn)口管尾端部迂回到出水管前端的通道不受阻，處理完成后進(jìn)行了工作壓力的水壓試驗(yàn)，確認(rèn)各焊口嚴(yán)密不漏。

    07年4月4日再次啟動(dòng)1#鍋爐進(jìn)行試運(yùn)行，當(dāng)鍋爐負(fù)荷在75t/h及以下時(shí)，高溫過熱器金屬管壁溫度能控制在488℃以內(nèi)，較上兩次超溫情況有所好轉(zhuǎn)。但鍋爐負(fù)荷在75t/h以上時(shí)，高溫過熱器出口金屬管壁溫度又超488℃以上，當(dāng)負(fù)荷在78t/h左右時(shí)，超溫程度又達(dá)上兩次程度。為此對(duì)運(yùn)行中減溫器的進(jìn)、出口及高溫過熱器的出口受熱面金屬管壁再進(jìn)行遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀測(cè)溫，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)此次超溫的受熱面管排又增加了許多（詳見后附表），且都集中在中間的18排高過受熱面管排上，查減溫器制造圖（各分部結(jié)構(gòu)圖附后），發(fā)現(xiàn)這些超溫管排剛好都集中在減溫器內(nèi)二塊隔板的中間部分（見附圖三），實(shí)測(cè)低過受熱面出口管壁溫度與高過受熱面進(jìn)口管壁溫度（也就是測(cè)進(jìn)、出減溫器的受熱面管排壁溫），分析得知減溫器內(nèi)部二塊隔板中間部分的進(jìn)、出受熱面管排金屬壁溫溫差約在30度左右（減溫效果差），而二塊隔板向外二端側(cè)的進(jìn)、出減溫器的受熱面管排金屬壁溫溫差約在125℃左右（減溫效果好），由此判斷，造成高過受熱面中間管排金屬壁溫超高未能徹底解決的原因還有：減溫器內(nèi)部二塊隔板中間部分的導(dǎo)流板（見附圖四）有問題且又加劇嚴(yán)重了，中間受熱面管排蒸汽在流經(jīng)減溫器時(shí)，未經(jīng)導(dǎo)流板迂回于減溫冷卻水管（約16根）表面間進(jìn)行降溫，而直接短路經(jīng)4根減溫冷卻水管表面流出減溫器，造成中間部位蒸汽在減溫器內(nèi)流動(dòng)時(shí)間過短及接觸減溫冷卻水管表面積的量大減，使此部分蒸汽未能充分降溫（進(jìn)減溫器前的蒸汽溫度都在400℃左右，流經(jīng)減溫器二隔板外側(cè)的蒸汽溫度出口管壁溫度在275℃左右，而流經(jīng)減溫器二隔板中間蒸汽溫度出口管壁溫度在365℃左右，最高達(dá)375℃），中間部位過高溫度的蒸汽進(jìn)入高溫過熱器，隨著鍋爐負(fù)荷的提高（燃燒中心上移及燃燒的加劇），鍋爐爐膛中上部溫度、灰濃度也升高，故中間部位的高過金屬管壁溫度進(jìn)一步上升，當(dāng)鍋爐負(fù)荷在75t/h以上時(shí)， 中間部位的高過金屬管壁溫度出現(xiàn)嚴(yán)重超溫，且負(fù)荷越高，超溫越嚴(yán)重。

    可以確認(rèn)是減溫器內(nèi)中間導(dǎo)流隔板出現(xiàn)了嚴(yán)重問題導(dǎo)致高溫過熱器金屬管壁嚴(yán)重超溫，由于要處理中間的蒸汽導(dǎo)流板，需要將整個(gè)減溫器內(nèi)膽抽出，而抽內(nèi)膽則先要將減溫器全部分解，將兩端各插入的8支減溫冷卻水管抽出，還需將一端的外筒體端蓋割開拆下，方能將內(nèi)膽抽出。另減溫器是安裝在鍋爐前方26.74米的高空部位，從半空中抽出內(nèi)膽吊到地面有一定難度，因此制定了一個(gè)臨時(shí)性控制高溫過熱器壁溫不超溫的處理方法；從減溫器最上一支冷卻水管與汽側(cè)相接觸的管中間定11個(gè)點(diǎn)（針對(duì)高過管排嚴(yán)重超溫的部位進(jìn)行鉆孔），鉆￠1mm的小孔，利用各點(diǎn)局部噴水減溫方法進(jìn)行該段超溫蒸汽的降溫，并在該支減溫冷卻水管的進(jìn)、出口端部安裝了截止閥門，以便于控制水量，這種方法只適合于脫鹽水水質(zhì)滿足噴水減溫要求的前提。 

    07年4月23日再次啟爐試用，當(dāng)鍋爐負(fù)荷在75t/h以上時(shí)，逐步投入各點(diǎn)噴水減溫，當(dāng)鍋爐負(fù)荷升至85t/h，通過調(diào)節(jié)減溫水流量，TE173溫度測(cè)點(diǎn)及其它高過受熱面壁溫測(cè)點(diǎn)都能控制在488℃以下，從而最終查出并解決了高溫過熱器局部管壁嚴(yán)重超溫的問題。  

    5.結(jié)束語

    我司1#鍋爐高溫過熱器出口金屬管壁出現(xiàn)的嚴(yán)重超溫事故，由于減速器內(nèi)存在多個(gè)故障點(diǎn)原因，未能一次查出，而是在數(shù)次啟停爐中逐項(xiàng)、逐次排查，雖最終圓滿解決，但這次故障的處理，化費(fèi)了大量的時(shí)間和人力，如在沒有備用鍋爐的情況下將嚴(yán)重影響生產(chǎn)，造成經(jīng)濟(jì)損失。我司由于上網(wǎng)電價(jià)低，煤價(jià)高，上網(wǎng)供電效益不佳，今年以來一直3爐4機(jī)運(yùn)行發(fā)電，故此次事故未對(duì)公司的生產(chǎn)造成大的影響。今特將此次事故處理過程進(jìn)行分析、總結(jié)，提供給同行們借鑒，如出現(xiàn)類似事故就可直接確定故障點(diǎn)而進(jìn)行快速處理，將故障造成的停機(jī)損失降至最低。

參考資料 

[1] 相關(guān)CFB鍋爐運(yùn)行培訓(xùn)教程、安全運(yùn)行規(guī)程等

附表一： 

            1#鍋爐高溫過熱器管壁溫度測(cè)量結(jié)果

    受熱面管排共55排，管編號(hào)按從右往左為：1-----55           07年4月4日下午

備注1、現(xiàn)場(chǎng)高溫過熱器進(jìn)口部位（減溫器下部出口）及過熱器受熱面管排的出口部位。

2、鍋爐負(fù)荷不穩(wěn)(在72—79t/h之間變化)，時(shí)常斷煤，主蒸汽溫度匆高匆低（405至451度），減溫水匆大匆小（30-50噸/小時(shí)以上，基本保持長時(shí)間大于50t/h）。  

3、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)的管壁溫度同一點(diǎn)的變化最高達(dá)35度左右。

4、測(cè)減溫器兩端外園壁溫度都在270--272度左右，右側(cè)的幾根高過進(jìn)口管壁溫度也在272度。

附圖： 

    下圓為冷卻水進(jìn)口集箱，上圓為冷卻水出口集箱；三通處為冷卻水出口轉(zhuǎn)到上集箱匯合后送出

    內(nèi)部冷卻水管（中間小管為進(jìn)水，外部水管為出水）在頂部的迂回結(jié)構(gòu)詳圖

    中間隔板、進(jìn)汽、出汽、冷卻水管布置結(jié)構(gòu)詳圖

內(nèi)部整體套筒、內(nèi)部導(dǎo)流板、冷卻水管、進(jìn)出汽管（左為進(jìn)汽、右為出汽也既是高過進(jìn)汽口） 

文章作者：廣東塔牌集團(tuán)蕉嶺鑫盛能源發(fā)展有限公司 廣東蕉嶺514100 季海兵