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1、設備概況
    下花園發電廠2號爐型號為H G-410／100-9，額定蒸發量為410 t/h，過熱蒸汽壓力為9.8 MPa，過熱蒸汽溫度為540℃，生產廠家為哈爾濱鍋爐廠。本爐于1982年安裝，1983年8月13日投產運行。迄今運行22年，年運行時間8000 h以上，合計運行時間為18萬h以上。
2、最近運行情況
    該爐在2005年3月13日發現灰斗東西兩側結焦，并延伸到冷灰斗上方，日趨嚴重。3月14日利用調峰除焦，停用時間9h。本次結焦是從冷灰斗開始，先將冷灰斗的喉部堵塞，后燃燒生成的焦渣不能落到冷灰斗內造成焦渣越積越多，直到9m運轉層。后檢查燃燒區域未發現結焦，屏過也未發現掛焦。
2005年3月23日，鍋爐點檢員檢查2號爐四管泄漏儀CRT，發現第5至10點實時棒圖變化超標。后會同熱控檢修人員調出各點歷史曲線發現：近3天來第5、6、7點曲線持續攀升，懷疑2號爐受熱面管發生泄漏。就地檢測傳感器，第5、6、9、10點有異音，判定爐內發生泄漏。設備部、發電部制定措施，2號爐降壓運行，點檢和熱控人員每日監督四管泄漏儀各點聲波曲線發展趨勢。
    富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質鍋爐。
    2005年3月25日，2號機組周末調峰消缺。26日進爐內檢查泄漏部位時發現一級對流過熱器左數第44排向火側，最外圈下彎頭外弧處有長70 mm、寬2 mm的爆口。
    2號爐一級對流過熱器，由冷段和熱段組成。蒸汽首先從靠兩側墻的冷段蛇型管束以逆流的方式進入第二級噴水減溫器，在此蒸汽得到第二次減溫和交叉后以順流方式進入煙道中間的熱段蛇型管束，出口到一級過熱器出口聯箱，然后通過10根連接管進入到集汽聯箱。一級過熱器材質為12 GrlMoV，規格D42.5×5 mm，共104排。冷段出口溫度504℃，熱段人口溫度490℃，熱段出口溫度540℃。
3、對爆口的分析
3.1宏觀檢查
    此次爆管位置在一級過熱器熱段向火側最外圈下彎處，爆口總長70 mm、中間寬度2 mm，經檢查均無明顯脹粗，管外壁有較厚紅色氧化皮，爆口附近無明顯塑性變形，壁厚減薄不多，內壁有0.2mm的氧化皮，外壁有0.3 mm的氧化皮，蠕脹不超標。從宏觀檢查看，爆口為管排長期過熱所致。
3.2機械性能試驗
    經電科院作機械性能試驗數據如下：
    抗拉強度標準規定為470～640 MPa。
    一級過熱器左數第36排（監視管段）抗拉強度最低值為470 MPa，已達下限；
    一級過熱器左數第44排（爆管管段）抗拉強度最低值為495 MPa；
    一級過熱器左數第52排（監視管段）抗拉強度最低值為460 MPa，已超標。
    其它性能指標在合格范圍內，抗拉強度降低明顯，已超過或接近下限，管材抵抗變形能力降低，在高溫和應力作用下，發生爆管。
3.3金相分析
    金相分析結果見表1。
4、原因分析
4.1管材長期過熱
    鍋爐受熱面管子在高溫、應力長時間作用下，會引起蠕變變形。在高溫長時間作用下，由于金屬原子擴散速度的增加，導致鋼材組織結構的變化，蠕變速度加快，持久強度下降，熱強度降低而提早爆破損壞。長時過熱爆管過程中，鋼材長期在高溫和應力作用下．由于產生了碳化物球化、碳化物沿晶界聚集長大等組織變化，在晶界上先產生微裂紋，當這些微裂紋擴展甚至連接起來承受不了管內介質的壓力，就發生爆管。這次爆管的第44排，從金相組織上看，管材組織球化嚴重，為管材長期高溫運行和材質老化所致，對所取其它試樣進行分析發現，各管排組織球化均相當嚴重，已達5級。爆管段的機械性能值已接近或低于標準規定，從這次爆管進行分析及對監視段的性能試驗結果也不難看出，管材機械性能的降低和組織的球化過程是明顯的，這說明經過長期運行，高溫過熱器管材組織已劣化，機械強度降低，已到使用壽命末期。
4.2  煤質對過熱的影響
    煤質變化對管壁超溫有顯著影響。因煤炭市場的變化，使用煤種和設計煤種差異較大，使用煤種發熱量低，如產生同樣參數，同樣量的蒸汽量，勢必造成燃料量的增加，煙氣量的增加，煙氣流速的增加，提高了煙氣放熱系數，管子吸熱增強，易造成管壁超溫。
4.3儀表指示影響
    鍋爐過熱器壁溫測點安裝在過熱器頂部小聯箱管座根部，就其安裝位置來說不能反映溫度最高的彎頭處的溫度。所以表盤的過熱器壁溫運行檢測點實際上不能真實反映彎頭處實際壁溫狀況。從運行所提供的數據可看出在正常運行時，過熱器管壁溫度均在允許值以下。但運行儀表的指示值與溫度最高的彎頭管壁溫度可能有一定的偏差。可能出現溫度最高的彎頭管壁超溫，而儀表指示顯示不超溫，出現管壁超溫，不能被發現。
4.4爐頂漏風加劇水平煙道管壁超溫
    由于2號爐爐膛曾放過炮，修復不徹底造成爐本體漏風較大使得爐膛出口煙氣量增加，加劇了過熱。
4.5爐膛結焦、臟污使后部受熱面超溫
    爐膛受熱面的結渣或積灰，會使爐內輻射傳熱量減小，過熱器區域的煙氣溫度提高，因而使過熱氣溫上升。受熱面的污染（如過熱器的結渣或積灰）會使管間吸熱嚴重不均，且結渣和積灰總是不均勻的，部分管子結渣或積灰會使其他管子吸熱增加。
4.6結焦分析
    (1)煤質差是產生結焦和積灰的主要原因。最近半年來煤質變化大，燃料質量差，蔚縣煤的灰軟化溫度低，且粘結性強，與原設計煤種存在很大偏差，尤其是在灰溶點上，蔚縣煤為1140℃，而鍋爐設計煤種平均灰熔點為1250℃，使用煤種比設計煤種低110℃。同時蔚縣煤發熱量較低，同樣負荷下需用的燃料量多，產生的灰渣也相應增加，在鍋爐幾何尺寸不變的條件下易造成灰斗結焦。
    (2)鍋爐結構方面因水冷壁變形嚴重，爐膛火焰充滿度差。
    (3)燃燒器燃燒切圓大，燃燒區域四周溫度高，水冷壁易掛焦，大塊軟焦在掉落后易掛在冷灰斗表面不平整的部位，如除焦不及時勢必造成惡性循環。
    (4)燃燒配風時有可能造成局部氧量不足，灰份在還原性氣氛下熔點降低，產生結焦。
5、結論
    主要是由于對流過熱器高溫運行時間較長，爆管所處位置又位于高煙溫區，且下部多不同程度存在一定的煙氣走廊，使得底部通過煙氣量增大，吸熱量增大，底部彎頭容易超溫。爐膛受熱面的結渣或積灰，會使爐內輻射傳熱量減小，過熱器區域的煙氣溫度提高，易使過熱壁溫上升。從對這次爆管分析及對監視段的性能試驗可得出，管材力學性能已不符合要求，組織球化十分嚴重，對流過熱器管材組織已劣化，已接近或達到使用壽命周期。
6、措施
    (1)通過這次爆管的事故分析，以及對各部位管材的取樣試驗，得出結論：2號爐高溫過熱器管材已老化，若繼續使用是不安全的，應予以更換，以確保安全運行。作好2號爐更換對流過熱器的技術改造報告，爭取在2006年2號機組大修時，更換一級對流過熱器管排，徹底消除隱患。在2005年2號機組小修時，可以更換底部彎頭延長使用壽命。
    (2)運行調整，鍋爐燃用煤種與設計煤種不符，運行工況也勢必有所不同，必須進行適當調整以適應燃料和負荷的要求。從結構人手，盡量使2號爐火焰中心與幾何中心一致。可在停爐檢修時做動力場試驗，進行一、二次風速、風量等調平。檢修人員配合做好一、二次風風門擋板的開度指示及固定。重點是保證一次風和二次風擋板開關靈活，便于調整。通過這些措施使爐內形成良好的空氣動力場，為防止結焦創造良好的條件。
    (3)修理改進火嘴，確保火嘴安裝角度和水平度符合工藝要求。
    (4)合理的配煤，高低灰熔點煤混燒。采用高、低灰熔點煤搭配混燒是解決鍋爐結渣問題的一個行之有效的方法。針對下花園發電廠2號爐結焦嚴重問題和高溫過熱器材質過熱嚴重問題，在經濟條件許可的情況下，考慮上煤時適當保證2號爐盡可能用好煤。
    (5)進一步落實中國大唐和下花園發電廠降非停行動計劃，在機組檢修中，落實防磨防爆責任制，擴大檢查范圍，清洗受熱面積灰和消除爐本體漏風。建立嚴格的檢修管理制度，做好割管、換管記錄及受熱面管運行時間的統計，并建立正規的技術檔案，根據檢修記錄，做好有針對性的檢查，對接近壽命的管子利用各種檢修機會及時予以更換。