承压类特种设备安全性分析

电站锅炉连续爆管事故原因分析

王泉生　马天榜

陕西省锅炉压力容器检验所

1　前　言

某电厂锅炉在运行22 640h后，连续发生水冷壁、过热器爆管事故，但均未造成人员和其他设备的损失。在近期大修检验中，我们就此进行了检查分析。

2　锅炉基本情况

锅炉锅筒工作压力：11.28MPa，额定蒸发量：410t/h，过热蒸汽出口压力：9.81MPa，过热蒸汽出口温度：540℃。

低温过热器材料：20G、规格φ42×5mm，高温过热器蛇形管束材料：12Cr1MoV、规格φ42×5mm，炉膛水冷壁材料：20G、规格φ60×5mm。

此外，在炉膛内四面水冷壁上，装设12台炉膛吹灰器；在炉膛上部水平烟道过热器区域左右侧墙上装设了6台可伸缩式吹灰器，行程为5m；在上、下省煤器区装有固定吹灰器16台。吹灰介质为饱和蒸汽，压力为1.27～1.96MPa，温度为320℃。

3　现场检验情况

第一次爆管位于炉膛左侧IK4吹灰器口前侧第5根水冷壁，爆口在管子向火侧偏向吹灰器口方向，称刀刃状（见附图1），沿吹灰器口至爆口有一道明显的管壁吹损减薄痕迹。经扩大检查发现几乎所有吹灰器（省煤器处除外）附近受热面管子均有不同程度的吹损，且具有一定特征，即沿一个方向吹损特别严重（见附图2）。第二次爆管部位发生在水平烟道处的高温过热器左右两端管束，此处距伸缩式吹灰器的垂直距离约0.6m。高温过热器两端管子各爆破了5根，爆破长度沿管纵向从8～130mm不等（见附图3），爆破部位剩余壁厚最小值为0.3mm，较大的为0.5mm，爆破口周围外表面约弧面几乎被磨成平面状且均朝向吹灰器侧，“缺肉”部位金属表面有冲刷磨损痕迹，管内表面未见异常且光洁无垢。爆破口附近未见过热迹象，而过热器管束的其他部位未见冲刷磨损迹象。经取样分析，管材的理化性能及金相组织均无明显异常。

4　爆管原因分析

一般情况下，锅炉爆管主要与以下几方面原因有关：

（1）启动、停炉不符合要求，升温升压或升负荷过快，停炉时冷却过快，放水过早等，使炉内管子冷热不均，产生过大的热应力以致爆管。

（2）运行中负荷变化太快，形成负荷突变，致使管内水循环变慢或停滞，使管子局部过热而损坏。(www.xing528.com)

（3）运行中燃烧调节不当，引起火焰偏心或炉膛结渣等，使管子局部过热以致爆管；管子材质不符合要求，制造、安装、检修质量不良等。

（4）管内腐蚀、结垢和积盐，给水质量差，水中含氧多，造成管内腐蚀严重而破裂。

（5）其他非正常磨损：打渣、吹灰等方式不正确而磨损管子等引起爆管。

经查阅锅炉运行记录，结合现场检验情况，没有过热和负荷突变的记录和迹象，锅炉燃烧系统运行良好，故上述第（1）（2）（3）条原因可排除。经审查制造、安装质量文件等，结合受热面的检验，未见制造、安装及管材质量问题，第（4）种原因也应排除。现场对爆管部位进行割管检查，管内壁光洁平滑，未见腐蚀、结垢和积盐等现象，且给水质量和蒸汽品质符合要求，因此可确认不是由于管内壁腐蚀或结垢而引发爆管。

爆管部位均位于吹灰器附近，其外表面明显磨损，且壁厚减薄量很大，因此爆管与吹灰工艺有直接关系。该锅炉吹灰系统采用饱和蒸汽，从现场了解分析，吹灰系统的自动疏水效果不佳，每次吹灰起始阶段吹灰蒸汽中夹带较多的凝结水，在高压、高速条件下，对附近管子外壁造成严重冲刷磨损，日积月累，最终形成典型的壁厚减薄失效；对于过热器中间部位的管束因含水量已经降低，所以未形成明显冲刷磨损。所以，可判定，连续爆管是由于吹灰器疏水不畅，致使每次启动蒸汽夹带凝结水而造成管子冲刷磨损所致。

5　整改和预防建议

根据上述原因分析，我们认为检修时应重点修复吹灰系统的自动疏水装置，并提高吹灰蒸汽输送管道保温效果，确保蒸汽干度（或改用过热蒸汽）。再者，运行中规范操作，保证吹灰系统正常运行。也可采取加防磨瓦或涂防磨漆等防磨措施，将管壁磨损降低到最低程度，确保受热面管束有足够的强度，并定期检查防磨装置状况，以保证锅炉安全运行。

图1

图2

图3

（该论文为2006年11月“陕西省特种设备协会2006年学术年会”交流论文）