0 前言

隨著我國電力工業(yè)建設(shè)的迅猛發(fā)展，各種類型的大容量火力發(fā)電機組不斷涌現(xiàn),鍋爐結(jié)構(gòu)及運行更加趨于復(fù)雜,不可避免地導(dǎo)致并聯(lián)各管內(nèi)的流量與吸熱量發(fā)生差異。當(dāng)工作在惡劣條件下的承壓受熱部件的工作條件與設(shè)計工況偏離時,就容易造成鍋爐爆管。

事實上，當(dāng)爆管發(fā)生時常采用所謂快速維修的方法，如噴涂或襯墊焊接來修復(fù)，一段時間后又再爆管。爆管在同一根管子、同一種材料或鍋爐的同一區(qū)域的相同斷面上反復(fù)發(fā)生，這一現(xiàn)象說明鍋爐爆管的根本問題還未被解決。因此，了解過熱器爆管事故的直接原因和根本原因，搞清管子失效的機理，并提出預(yù)防措施，減少過熱器爆管的發(fā)生是當(dāng)前的首要問題。

1 過熱器爆管的直接原因

造成過熱器、再熱器爆管的直接原因有很多，主要可以從以下幾個方面來進行分析。

1.1設(shè)計因素

1.熱力計算結(jié)果與實際不符

熱力計算不準(zhǔn)的焦點在于爐膛的傳熱計算，即如何從理論計算上較合理的確定爐膛出口煙溫和屏式過熱器的傳熱系數(shù)缺乏經(jīng)驗，致使過熱器受熱面的面積布置不夠恰當(dāng)，造成一、二次汽溫偏離設(shè)計值或受熱面超溫。

2.設(shè)計時選用系數(shù)不合理

如華能上安電廠由B&W公司設(shè)計、制造的“W”型鍋爐，選用了不合理的受熱面系數(shù)，使?fàn)t膛出口煙溫實測值比設(shè)計值高80～100℃；又如富拉爾基發(fā)電總廠2號爐(HG-670/140-6型)選用的鍋爐高寬比不合理，使?fàn)t膛出口實測煙溫高于設(shè)計值160℃。

3.爐膛選型不當(dāng)

我國大容量鍋爐的早期產(chǎn)品，除計算方法上存在問題外，缺乏根據(jù)燃料特性選擇爐膛尺寸的可靠依據(jù)，使設(shè)計出的爐膛不能適應(yīng)煤種多變的運行條件。

爐膛結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致過熱器超溫爆管。爐膛高度偏高，引起汽溫偏低。相反，爐膛高度偏低則引起超溫。

4.過熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及受熱面布置不合理

調(diào)研結(jié)果表明，對于大容量電站鍋爐，過熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計及受熱面布置不合理，是導(dǎo)致一、二次汽溫偏離設(shè)計值或受熱面超溫爆管的主要原因之一。

過熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及受熱面布置的不合理性體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)過熱器管組的進出口集箱的引入、引出方式布置不當(dāng)，使蒸汽在集箱中流動時靜壓變化過大而造成較大的流量偏差。
(2)對于蒸汽由徑向引入進口集箱的并聯(lián)管組，因進口集箱與引入管的三通處形成局部渦流，使得該渦流區(qū)附近管組的流量較小，從而引起較大的流量偏差。引進美國CE公司技術(shù)設(shè)計的配300MW和600MW機組的控制循環(huán)鍋爐屏再與末再之間不設(shè)中間混合集箱，屏再的各種偏差被帶到末級去，導(dǎo)致末級再熱器產(chǎn)生過大的熱偏差。如寶鋼自備電廠、華能福州和大連電廠配350MW機組鍋爐，石橫電廠配300MW機組鍋爐以及平坪電廠配600MW機組鍋爐再熱器超溫均與此有關(guān)。
(3)因同屏(片)并聯(lián)各管的結(jié)構(gòu)(如管長、內(nèi)徑、彎頭數(shù))差異，引起各管的阻力系數(shù)相差較大，造成較大的同屏(片)流量偏差、結(jié)構(gòu)偏差和熱偏差，如陡河電廠日立850t/h鍋爐高溫過熱器超溫就是如此。
(4)過熱器或再熱器的前后級之間沒有布置中間混合聯(lián)箱而直接連接，或者未進行左右交叉，這樣使得前后級的熱偏差相互疊加。

在實際運行過程中，上述結(jié)構(gòu)設(shè)計和布置的不合理性往往是幾種方式同時存在，這樣加劇了受熱面超溫爆管的發(fā)生。

5.壁溫計算方法不完善，導(dǎo)致材質(zhì)選用不當(dāng)

從原理上講，在對過熱器和再熱器受熱面作壁溫校核時，應(yīng)保證偏差管在最危險點的壁溫也不超過所用材質(zhì)的許用溫度。而在實際設(shè)計中，由于對各種偏差的綜合影響往往未能充分計及，導(dǎo)致校核點計算壁溫比實際運行低，或者校核點的選擇不合理，這樣選用的材質(zhì)就可能難以滿足實際運行的要求，或高等級鋼材未能充分利用。