內容摘要：鍋爐在高負荷78t/h運行中，突然出現高溫過熱器中間管排出口金屬管壁溫嚴重超溫，經數次啟、停爐試驗進行分析、排查、處理，最終查找出減溫器內部存在數種缺陷故障引起了此次高過管壁超溫。

關健詞　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月開始進行鍋爐、汽輪發電機組安裝，分別于02年2月至02年8月投入運行。運行至今，單爐累計運行時間最長的已有31500小時，1#鍋爐累計運行時間達29500小時，07年2月份中旬1#鍋爐在運行中，出現了高溫過熱器受熱面中間管排的出口金屬壁溫測點TE173超溫現象（高過出口金屬管壁溫度測點共6點， TE173測點在偏左的中間部位），當時負荷在78t/h左右，從集控室的DCS終端上發現測點TE173的溫度約在490～580℃之間，而兩側的金屬壁溫測點在430～450℃之間，減溫水用量在50噸/小時以上（減溫水流量計顯示已達滿量程），主蒸汽溫度在450℃左右，高過金屬管壁溫度已遠超《運規》的允許技術參數值，因此只好被迫降負荷在73t/h以下運行，此工況下TE173金屬壁溫測點的溫度可降至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，達不到汽輪機進機溫度要求，雖能供汽輪機使用，但不利于汽輪機的安全與經濟運行。因此啟動備用鍋爐，將故障爐停運，進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在點火過程中，疏水及排汽量不夠，升負荷速度過快，使過熱器管內的通汽量不足，引起高溫過熱器管排金屬壁溫超溫。

    2.2鍋爐超負荷運行。由于送入爐膛的燃料量，風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，增強了對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由于運行工況或煤種改變，燃燒火焰中心上移，偏離設計要求位置，引起高溫過熱器受熱面金屬管壁溫度升高而超溫。

    2.4運行中減溫水調整使用不當，引起高溫過熱器管排金屬壁溫超溫。

    2.5化學監督不嚴，汽水分離器結構不良或存在缺陷，致使蒸汽品質不好，在過熱器管內結垢，造成金屬熱傳導不良而引起金屬管壁溫度超溫。

    2.6減溫器內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產生水垢，結有水垢的管排通流量下降，導致局部管 排金屬管壁超溫。

    2.7表面式減溫器內部冷卻水管路短路、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表面式減溫器內部三段（左、中、右）的蒸流導流板焊口某段脫落、導流板高溫變形、導流板被高流速的蒸汽沖穿，造成進口蒸汽不能在減溫冷卻水管間迂回流動到出口，而直接短路由減溫器進口只經過少量幾根減溫冷卻水管而直達出口進入高溫過熱器，使減溫器的減溫能力降低，高溫過熱器在高負荷下出現出口金屬管壁嚴重超溫。

    2.9過熱器結構設計、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，制造有缺陷，焊接質量不良，造成煙氣偏流、過熱器管內焊鎦或管內有部分雜物堵塞使流通面積縮小，減少了蒸汽的流通量，使過熱器管排在運行中產生局部管壁超溫。

    3.高過管壁超溫故障分析及排查

我司鍋爐專業的工程技術人員針對1#鍋爐高溫過熱器局部管排出口處管壁出現超溫問題進行了詳細全面分析及排查：

    3.1打開汽包檢查內部的旋風汽水分離器、波形板汽水分離器、內部壁面結構等有可能引起蒸汽帶水而導致蒸汽偏流的狀況，但都未發現異常。

    3.2我司鍋爐水處理設備為現今最先進的反滲透除鹽水處理設備，從汽包內壁檢查、檢修抽出的減溫器內冷卻水管內外壁檢查、近期幾臺及現在的汽輪機大修拆檢的轉子葉輪檢查等，均未發現有金屬內壁表面結垢現象，因此可判斷，不可能是由于金屬管壁內部結垢而造成高過管排金屬壁溫超溫。

    3.3對測量金屬管壁溫度的所有熱電偶及爐膛內的所有煙氣溫度測點熱電偶全部進行了校驗，未見異常，故TE173溫度計測出的超溫準確。

    3.4在停爐期間進入爐膛內，對高、低溫過熱器受熱面管排進行了全面的管外徑測量，尚未見有脹粗現象，說明超溫為短時間內出現，高溫尚未對高過受熱面管排產生材質變質危害，說明不存在上述2.6項減溫器內部局部泄漏、管壁結垢引起超溫的情況。

    3.5鍋爐的燃燒工況及超負荷運行方式與前期及現運行其它幾臺鍋爐相同，前期及現運行的其它幾臺鍋爐都未出現此種超溫情況，故也排除了運行方式出現異常狀況。

    3.6而上述2.9、2.10項有可能產生超溫的原因在前期運行中都證明已不會出現。

    3.7排查至最后，最大懷疑點就在上述的2.7、2.8項的減溫器內部出現問題了。

    4.高過管壁超溫故障處理

    07年3月初進行停爐處理。在停爐前，進行了減溫器兩端減溫水進、出管頭共32根的表面溫度測量，發現有二根出水管的水溫相對較低。

    初步判斷減溫器內部的減溫冷卻水管路在水管的進與出口處的三通接頭部位（見附圖一）處有沖穿孔，使減溫水管在進與出口三通處短路，造成該根減溫冷卻水未進入減溫器內就短路流出，使內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，經抽出減溫冷卻水管，在短路處進行補焊后裝回，問題就得以解決）。抽了二支冷卻水管，發現其中有一支在出口水管的三通處有一個3×5mm小孔，造成冷卻水短路，經補焊后裝回。

    處理后啟爐試運行，當鍋爐負荷達到78t/h左右時，又出現同上類似超溫問題，此次在超溫運行中對高溫過熱器的出口金屬管壁用遠紅外測溫儀測溫，實測數據如下:

    為此，我司技術、檢修人員分析可能尚有未查出內部減溫冷卻水管有短路。另上回在抽管中發現，有一根存在其減溫冷卻水進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，這也會造成冷卻水受阻流量變小而不能充分對高溫蒸汽進行減溫，為此決定停爐進行所有減溫冷卻水管抽出檢查及對全部抽出的減溫冷卻水進水管尾端割去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行全面檢查，未再發現減溫冷卻水管的進、出口端三通處有水沖穿短路現象，但此次將所有內部抽出的冷卻水進水管（￠25小管）的尾端割去20mm長度，以保證冷卻水在進口管尾端部迂回到出水管前端的通道不受阻，處理完成后進行了工作壓力的水壓試驗，確認各焊口嚴密不漏。

    07年4月4日再次啟動1#鍋爐進行試運行，當鍋爐負荷在75t/h及以下時，高溫過熱器金屬管壁溫度能控制在488℃以內，較上兩次超溫情況有所好轉。但鍋爐負荷在75t/h以上時，高溫過熱器出口金屬管壁溫度又超488℃以上，當負荷在78t/h左右時，超溫程度又達上兩次程度。為此對運行中減溫器的進、出口及高溫過熱器的出口受熱面金屬管壁再進行遠紅外測溫儀測溫，現場實測發現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（各分部結構圖附后），發現這些超溫管排剛好都集中在減溫器內二塊隔板的中間部分（見附圖三），實測低過受熱面出口管壁溫度與高過受熱面進口管壁溫度（也就是測進、出減溫器的受熱面管排壁溫），分析得知減溫器內部二塊隔板中間部分的進、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的進、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：減溫器內部二塊隔板中間部分的導流板（見附圖四）有問題且又加劇嚴重了，中間受熱面管排蒸汽在流經減溫器時，未經導流板迂回于減溫冷卻水管（約16根）表面間進行降溫，而直接短路經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流動時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（進減溫器前的蒸汽溫度都在400℃左右，流經減溫器二隔板外側的蒸汽溫度出口管壁溫度在275℃左右，而流經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375℃），中間部位過高溫度的蒸汽進入高溫過熱器，隨著鍋爐負荷的提高（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一步上升，當鍋爐負荷在75t/h以上時， 中間部位的高過金屬管壁溫度出現嚴重超溫，且負荷越高，超溫越嚴重。

    可以確認是減溫器內中間導流隔板出現了嚴重問題導致高溫過熱器金屬管壁嚴重超溫，由于要處理中間的蒸汽導流板，需要將整個減溫器內膽抽出，而抽內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，從半空中抽出內膽吊到地面有一定難度，因此制定了一個臨時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相接觸的管中間定11個點（針對高過管排嚴重超溫的部位進行鉆孔），鉆￠1mm的小孔，利用各點局部噴水減溫方法進行該段超溫蒸汽的降溫，并在該支減溫冷卻水管的進、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滿足噴水減溫要求的前提。 

    07年4月23日再次啟爐試用，當鍋爐負荷在75t/h以上時，逐步投入各點噴水減溫，當鍋爐負荷升至85t/h，通過調節減溫水流量，TE173溫度測點及其它高過受熱面壁溫測點都能控制在488℃以下，從而最終查出并解決了高溫過熱器局部管壁嚴重超溫的問題。  

    5.結束語

    我司1#鍋爐高溫過熱器出口金屬管壁出現的嚴重超溫事故，由于減速器內存在多個故障點原因，未能一次查出，而是在數次啟停爐中逐項、逐次排查，雖最終圓滿解決，但這次故障的處理，化費了大量的時間和人力，如在沒有備用鍋爐的情況下將嚴重影響生產，造成經濟損失。我司由于上網電價低，煤價高，上網供電效益不佳，今年以來一直3爐4機運行發電，故此次事故未對公司的生產造成大的影響。今特將此次事故處理過程進行分析、總結，提供給同行們借鑒，如出現類似事故就可直接確定故障點而進行快速處理，將故障造成的停機損失降至最低。

參考資料 

[1] 相關CFB鍋爐運行培訓教程、安全運行規程等

附表一： 

            1#鍋爐高溫過熱器管壁溫度測量結果

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

備注1、現場高溫過熱器進口部位（減溫器下部出口）及過熱器受熱面管排的出口部位。

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

3、現場測試時的管壁溫度同一點的變化最高達35度左右。

4、測減溫器兩端外園壁溫度都在270--272度左右，右側的幾根高過進口管壁溫度也在272度。

附圖： 

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

    內部冷卻水管（中間小管為進水，外部水管為出水）在頂部的迂回結構詳圖

    中間隔板、進汽、出汽、冷卻水管布置結構詳圖

內部整體套筒、內部導流板、冷卻水管、進出汽管（左為進汽、右為出汽也既是高過進汽口） 

文章作者：廣東塔牌集團蕉嶺鑫盛能源發展有限公司 廣東蕉嶺514100 季海兵