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锅炉过热器爆管原因分析及对策

摘要：锅炉承压部件的安全运行对整个电厂的安全至关重要。文章结合微水电
厂实际，分析了过热器爆管泄漏的机理、原因及实际采取的一些对策，以求对锅
炉过热器设备的完好运行有所裨益。

关键词：锅炉；过热器；爆管；对策

1前言

据统计，XX省南部电网锅炉各种事故约占发电厂事故的63．2％，而承压部件泄
漏事故又占锅炉事故的86．7％。因此迫切需要大幅度降低锅炉临修次数。下面
结合微水电厂实际，分析过热器爆管泄漏的机理、原因及采取的一些对策。

微水发电厂锅炉型号为hg－220／100－4，露天布置，固态排渣煤粉炉，四角切
圆燃烧，过热器由辐射式炉顶过热器、半辐射屏式过热器、对流过热器和包墙管
4部分组成。减温水采用给水直接喷入，分两级减温。炉顶管、包墙管和第二级
过热器管用ø38×4．5的20号碳钢管组成。第一级过热器和屏过热器用ø42×5的
12cr1mov钢管组成。

2过热器爆管的主要原因

2．1超温、过热和错用钢材

2．2珠光体球化及碳化物聚集

针对12cr1mov钢分析，试验表明当12cr1mov钢严重球化到5级时，钢的室温强
度极限下降约11kg／mm2。微水发电厂1993年4月过热器爆管的统计资料表明：因
局部长期过热，珠光体耐热钢已达到了5级球化现象，而它的塑性水平仍然比较
高。发生球化现象以后，钢的蠕变极限和持久强度下降。通过580℃下对12cr1
mov钢的持久爆管试验，可以看出到了球化4级的钢管，其持久强度降低1／3。影
响珠光体耐热钢发生球化的因素主要有温度、时间、应力和钢材的化学成份等。

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在钢中掺入“v”这种强碳化物元素，可以阻碍珠光体的球化过程，只要能形成
稳定的碳化物，则球化过程减速。

通过对12cr1mov管试验发现，温度在540℃时，随着运行时间的增加，钢的工作
温度下蠕变极限和持久强度也相应降低。随着运行温度的提高、时间的延长、应
力的变化都会加速合金元素的固溶体和碳化物间的重新分配现象。

2．3焊接质量

钢材焊接质量也是影响安全的重要因素之一。焊接的缺陷一般指焊接接头裂纹未
熔合、根部未焊透、气孔、夹渣、咬边，焊缝外形尺寸不合格以及焊接接头的金
属组织异常等现象。

2．4金属在高温下的氧化和腐蚀

2．5飞灰磨损

飞灰磨损一般发生在高温过热器下部弯头位置，飞灰的浓度增大，灰粒的冲击次
数增多，磨损更剧烈。

2．6锅炉运行的影响

2．6．1热偏差

由于结构和运行条件的影响，运行中某些管子的蒸汽温度和焓增量会超过整个管
组的平均值，即热偏差产生热偏差的管子，管内蒸汽温度较高，甚至远超过了金
属的管壁温度，从而造成长期严重超温。

形成热偏差的原因有以下2方面：

a．过热器受热不均匀热负荷大的管子，吸热量则大，焓增量也大，其蒸汽温度
和管壁温度也较高，受热产生热力偏差，另外烟气中温度场和速度场分布不均匀
性等，也会产生影响。

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b．管内流量不均匀对于屏过而言，可以使外圈管子短路，减小其阻力，增大蒸
汽的流量；除外圈管子外，余下的蛇形管分成2部分：第1个u形管靠近外圈的管
子到第2个u形管换到里面，其它的以此类推。这样可减小受热不均，同时各管的
长度比较接近，可减少因管子的阻力差而造成的流量不均，在运行时应保持燃烧
稳定，防止火焰中心偏斜，消除局部结渣现象，喷燃器投入力求均匀。

2．6．2影响汽温的因素

2．6．2．1烟气侧

a．燃料性质的变化尤其是水分和灰分增加时，燃料的热值降低，须增加燃煤
量，使汽温升高。如果煤粉变粗，着火延迟，则炉膛出口烟温升高，相应汽温升
高，造成管壁的金属温度上升。

b．风量配比变化对汽温的影响炉内的过剩空气量增加时，由于低温空气吸热，
使炉膛温度降低，辐射传热减弱，燃烧生成的烟气量增加，烟气流速加快，对流
传热增加，因而汽温升高；另外由于配风工况的不同，使火焰中心发生偏斜，如
增大上二次风，减小下二次风，火焰中心会偏低。

c．喷燃器的运行方式往往会影响火焰中心的温度，影响汽温的改变。

d．受热面的清洁程度会对汽温产生影响。

2．6．2．2蒸汽侧

a．炉负荷的变化对于对流式过热器而言，汽温随负荷增加而升高，而对于辐射
式过热器，汽温随负荷增加而下降。

该厂采用的是半辐射式过热器