0 前言

隨著我國(guó)電力工業(yè)建設(shè)的迅猛發(fā)展，各種類型的大容量火力發(fā)電機(jī)組不斷涌現(xiàn),鍋爐結(jié)構(gòu)及運(yùn)行更加趨于復(fù)雜,不可避免地導(dǎo)致并聯(lián)各管內(nèi)的流量與吸熱量發(fā)生差異。當(dāng)工作在惡劣條件下的承壓受熱部件的工作條件與設(shè)計(jì)工況偏離時(shí),就容易造成鍋爐爆管。

事實(shí)上，當(dāng)爆管發(fā)生時(shí)常采用所謂快速維修的方法，如噴涂或襯墊焊接來(lái)修復(fù)，一段時(shí)間后又再爆管。爆管在同一根管子、同一種材料或鍋爐的同一區(qū)域的相同斷面上反復(fù)發(fā)生，這一現(xiàn)象說(shuō)明鍋爐爆管的根本問(wèn)題還未被解決。因此，了解過(guò)熱器爆管事故的直接原因和根本原因，搞清管子失效的機(jī)理，并提出預(yù)防措施，減少過(guò)熱器爆管的發(fā)生是當(dāng)前的首要問(wèn)題。

1 過(guò)熱器爆管的直接原因

造成過(guò)熱器、再熱器爆管的直接原因有很多，主要可以從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分析。

1.1設(shè)計(jì)因素

1.熱力計(jì)算結(jié)果與實(shí)際不符

熱力計(jì)算不準(zhǔn)的焦點(diǎn)在于爐膛的傳熱計(jì)算，即如何從理論計(jì)算上較合理的確定爐膛出口煙溫和屏式過(guò)熱器的傳熱系數(shù)缺乏經(jīng)驗(yàn)，致使過(guò)熱器受熱面的面積布置不夠恰當(dāng)，造成一、二次汽溫偏離設(shè)計(jì)值或受熱面超溫。

2.設(shè)計(jì)時(shí)選用系數(shù)不合理

如華能上安電廠由B&W公司設(shè)計(jì)、制造的“W”型鍋爐，選用了不合理的受熱面系數(shù)，使?fàn)t膛出口煙溫實(shí)測(cè)值比設(shè)計(jì)值高80～100℃；又如富拉爾基發(fā)電總廠2號(hào)爐(HG-670/140-6型)選用的鍋爐高寬比不合理，使?fàn)t膛出口實(shí)測(cè)煙溫高于設(shè)計(jì)值160℃。

3.爐膛選型不當(dāng)

我國(guó)大容量鍋爐的早期產(chǎn)品，除計(jì)算方法上存在問(wèn)題外，缺乏根據(jù)燃料特性選擇爐膛尺寸的可靠依據(jù)，使設(shè)計(jì)出的爐膛不能適應(yīng)煤種多變的運(yùn)行條件。

爐膛結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致過(guò)熱器超溫爆管。爐膛高度偏高，引起汽溫偏低。相反，爐膛高度偏低則引起超溫。

4.過(guò)熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受熱面布置不合理

調(diào)研結(jié)果表明，對(duì)于大容量電站鍋爐，過(guò)熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受熱面布置不合理，是導(dǎo)致一、二次汽溫偏離設(shè)計(jì)值或受熱面超溫爆管的主要原因之一。

過(guò)熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受熱面布置的不合理性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)過(guò)熱器管組的進(jìn)出口集箱的引入、引出方式布置不當(dāng)，使蒸汽在集箱中流動(dòng)時(shí)靜壓變化過(guò)大而造成較大的流量偏差。
(2)對(duì)于蒸汽由徑向引入進(jìn)口集箱的并聯(lián)管組，因進(jìn)口集箱與引入管的三通處形成局部渦流，使得該渦流區(qū)附近管組的流量較小，從而引起較大的流量偏差。引進(jìn)美國(guó)CE公司技術(shù)設(shè)計(jì)的配300MW和600MW機(jī)組的控制循環(huán)鍋爐屏再與末再之間不設(shè)中間混合集箱，屏再的各種偏差被帶到末級(jí)去，導(dǎo)致末級(jí)再熱器產(chǎn)生過(guò)大的熱偏差。如寶鋼自備電廠、華能福州和大連電廠配350MW機(jī)組鍋爐，石橫電廠配300MW機(jī)組鍋爐以及平坪電廠配600MW機(jī)組鍋爐再熱器超溫均與此有關(guān)。
(3)因同屏(片)并聯(lián)各管的結(jié)構(gòu)(如管長(zhǎng)、內(nèi)徑、彎頭數(shù))差異，引起各管的阻力系數(shù)相差較大，造成較大的同屏(片)流量偏差、結(jié)構(gòu)偏差和熱偏差，如陡河電廠日立850t/h鍋爐高溫過(guò)熱器超溫就是如此。
(4)過(guò)熱器或再熱器的前后級(jí)之間沒(méi)有布置中間混合聯(lián)箱而直接連接，或者未進(jìn)行左右交叉，這樣使得前后級(jí)的熱偏差相互疊加。

在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置的不合理性往往是幾種方式同時(shí)存在，這樣加劇了受熱面超溫爆管的發(fā)生。

5.壁溫計(jì)算方法不完善，導(dǎo)致材質(zhì)選用不當(dāng)

從原理上講，在對(duì)過(guò)熱器和再熱器受熱面作壁溫校核時(shí)，應(yīng)保證偏差管在最危險(xiǎn)點(diǎn)的壁溫也不超過(guò)所用材質(zhì)的許用溫度。而在實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于對(duì)各種偏差的綜合影響往往未能充分計(jì)及，導(dǎo)致校核點(diǎn)計(jì)算壁溫比實(shí)際運(yùn)行低，或者校核點(diǎn)的選擇不合理，這樣選用的材質(zhì)就可能難以滿足實(shí)際運(yùn)行的要求，或高等級(jí)鋼材未能充分利用。