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超超临界锅炉前屏过热器爆管原因分析及改造措施研究

时期:2018-05-15 10:20:05 点击数:

现代大型锅炉的热负荷大、参数高,已使高温受热面的管壁温度接近钢材******许用温度。已投运的600℃超超临界机组,水冷壁等受热面爆管频繁发生,已成为困扰超超临界燃煤发电技术******的主要隐患。锅炉事故中***多的是“四管爆漏”,由于过热器和再热器长期工作在高温烟气的严酷环境中,因此,常见锅炉爆管事故中过热器和再热器的超温爆管比例******。并联管组存在的热偏差和流量偏差,会使偏差管的壁温超过管组的平均壁温,甚至超过******许用温度;水冷壁管传热恶化(膜态沸腾),会使放热系数急剧下降,管壁温度急剧增加,甚至造成管壁过热而烧坏。四管(省煤器、水冷壁、过热器和再热器)的超温爆管事故已成为降低锅炉利用率的主要因素之一。

随着电站锅炉不断朝着大容量、高参数方向发展,电站锅炉高温受热面因为超温所引起的问题如:管内氧化皮快速生成造成脱落引起的爆管、超温爆管、降参数运行等,归根结底是由于炉内高温受热面金属壁温超温所造成。

 

本文针对某超超临界百万火电机组调试阶段发生前屏过热器二次爆管的事故,分析总结出原因,并提出防范措施,以防止同类型事故发生。

1、锅炉概况

锅炉型式为超超临界参数、变压直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、Π型锅炉,反向双切圆燃烧方式。锅炉型号:HG-3100/28.25-YM4。锅炉燃烧方式:八角反向双切圆燃烧,每台锅炉配6层煤粉燃烧器,每层各8只,共48只煤粉燃烧器。A层燃烧器配有微油点火装置,共8支,单支出力为120kg/h,还隔层配置AB、CD、EF三层大油枪,共24支,单支出力为1350kg/h。

2、前屏过热器爆管原因分析

2.1******次爆管原因分析

(1)爆管前运行情况

1号锅炉于2016年1月20日进入整套启动阶段,1月21日6:30,锅炉整套启动首次点火,1月22日17:40,汽机完成冲转定速3000rpm,1月25日01:55,机组首次并网,带初始负荷153MW,1月26日19:00,负荷505MW,水煤比为6.94,过热度为17.32,给水流量1432.5t/h,主蒸汽流量1418.1t/h,。#1机组协调方式,1A/1B引风机动叶开度43%/36%、电流239A/236A,1A/1B送风机动叶开度20%/17%、电流55A/56A,炉膛压力-112Pa,总风量2104t/h,主汽压力12.13MPa ,A侧末过出口温度:574℃,B侧末过出口温度:578℃,A侧再热出口温度:581℃,B侧再热出口温度:582℃。

(2)爆管异常过程

1月26日19:00:54 #3炉炉膛压力突然冒正压至540Pa;机组负荷505MW开始下降,锅炉总燃料量由204T/H增加至227T/H,1A引风机自动跟踪炉膛负压,电流由239A增加至258A,1B引风机自动跟踪炉膛负压,电流由236A增加至251A,1A/1B送风机电流由55A/56A,自动增加至65A/67A。1月26日19:01:16, A侧末过出口、A侧高过出口汽温开始快速下降:B侧末过出口、B侧高过出口汽温快速上涨,#1炉炉管泄漏均显示炉管泄漏报警。异常发生后,现场立即组织检查,发现在炉右侧60米靠近锅炉中心线位置,炉膛看火孔处传来炉内异响,确定为炉管泄漏声音。通过声音位置及壁温超温报警,初步判断炉管泄漏位置为前屏、后屏过附近受热面管泄漏。

(3)爆管位置确认

锅炉******次爆管,发生炉管泄漏报警后就地确认屏过附近爆管,果断停炉。后检查发现此次爆管位置在前屏过热器第7大屏(左→右)第1小屏(前→后)第6根管(外→内),该管已严重变形。具体位置在12Cr1MoVG与SA-213TP347H异种钢焊口附近靠12Cr1MoVG侧,距离炉顶大包9m,距前屏过热器下弯头处4.7m,见图1所示。此次爆管有胀粗现象,初步判断为管子短期过热超温引起,怀疑管内有异物堵塞。此次爆管处理情况为:将爆口处管子切割重新更换。

图1 2016年1月26日前屏过热器******次爆管爆口照片

2.2第二次爆管原因分析

(1)爆管前运行情况

1号锅炉于1月31日05:50锅炉再次点火,2月1日18:30,#1机组协调方式,负荷稳定在985MW,1A/1B引风机动叶开度78%/71%、电流676A/684A,1A/1B送风机动叶开度64%/67%、电流123A/122A,炉膛压力-104Pa,总风量3000t/h,A侧末过出口温度:584℃,B侧末过出口温度:581℃,A侧再热出口温度:589℃,B侧再热出口温度:582℃。水煤比为7.14,过热度为29.32,给水流量2890.5t/h,主蒸汽流量2948.8t/h,主汽压力25.93MPa。

(2)瀑管异常过程

2月1日18:30:24 #1炉炉膛压力突然冒正压至560Pa;机组负荷985MW开始掉负荷,锅炉总燃料量由394t/h增加至407t/h,1A引风机自动跟踪炉膛负压,电流由676A增加至698A,1B引风机自动跟踪炉膛负压,电流由684A增加至690A,1A/1B送风机电流由123A/122A,自动增加至132A/131A。2月1日18:30:46, A侧末过出口、A侧高过出口汽温开始快速下降:B侧末过出口、B侧高过出口汽温快速上涨,#3炉炉管泄漏均显示炉管泄漏报警。异常发生后,现场立即组织检查,发现在炉左侧60米靠近锅炉中心线位置,炉膛看火孔处传来炉内异响,确定为炉管泄漏声音。通过声音位置及壁温超温报警,初步判断炉管泄漏位置为前屏、后屏过附近受热面管泄漏。

(3)爆管位置确认

发生锅炉第二次爆管,发现炉管泄漏并就地确认爆管后,果断停炉。后检查发现此次爆管位置在:前屏过热器第2大屏(左→右)第3小屏(前→后)第12根管(外→内)。此次爆管跟******次爆管现象及其相似,虽在不同的管屏,但爆口位置相同,见图二。此次爆管跟******次爆管现象及其相似,虽在不同的管屏,但爆口位置相同,也有胀粗现象,为短时超温引起。此次爆管处理情况为:将爆口处管子切割重新更换,并对前屏所有管屏入口节流孔圈进行拍片检查。

图2 2016年2月1日前屏过热器第二次爆管爆口照片

2.3 二次爆管炉内位置分析

2.4爆管原因分析

爆漏管外观检查结果:爆口明显胀粗、张口较大呈喇叭形、边缘锋利呈刀刃形,为短期过热爆口特征。再次根据广东电网有限责任公司电力科学研究院对爆口的金相组织、力学性能、爆漏管12Cr1MoV的管壁当量温度以及锅炉的运行状态进行综合分析,1月26日1号炉前屏过热器爆管原因为:超温爆管,并且超温幅度较大,已经达到12Cr1MoV管钢材的下临界点AC1(760℃)。引起超温的原因是:爆漏管所接联箱或下弯头有遗留物堵塞管路,使得管内工质流量减少造成管壁超温。1号锅炉1月31日前屏过热器爆管,从爆口的形貌和位置以及运行状态上来看,爆管原因与1月26日的爆管原因是相同的。

3、结论

本文针对某超超临界百万火电机组锅炉前屏过热器爆管情况进行了原因分析,并提出了相应的预防措施,主要结论如下:

(1) 导致1号锅炉前屏过热器爆管的原因为:超温爆管,并且超温幅度较大,已经达到12Cr1MoV管钢材的下临界点AC1(760℃);

(2) 引起超温的原因是:爆漏管所接联箱或下弯头有遗留物堵塞管路,使得管内工质流量减少造成管壁超温;

(3) 运行过程严格控制前屏(12Cr1MoVG)管壁壁温在580℃(极限温度)以下运行;升炉过程中做好冷、热态冲洗,严格控制好水质要求;严把安装质量关,提高炉管吹管验收工作质量。


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