超超临界锅炉防止异物堵塞爆管技术措施

2023年12月27日发(作者：奥兰多布鲁姆)

超超临界锅炉防止异物堵塞爆管技术措施

黄伟1

熊蔚立1

廖正球2

匡国强2

陈红冬1

（1 湖南省电力公司试验研究院，湖南 长沙市410007； 2湖南华电长沙发电有限责任公司 湖南 长沙

410203）

1

摘 要：从超临界锅炉试运及投产后的运行情况看，异物堵塞易造成锅炉短期过热爆管。其爆管部位多发生在高温过热器、屏式过热器、高温再热器入口联箱的中部区域管屏。为此从结构上简要分析了异物堵塞引起的过热爆管原因，提出了防止锅炉异物堵塞爆管的技术措施：锅炉调试吹管后应进行检查，包括检查部位、方法、要点等，以及要求锅炉减温器在安装前、吹管后，对减温器混合管衬垫进行检查、清理。建议锅炉制造厂在联箱中部增加手孔，保留屏式过热器进口小联箱检查孔，增设屏式过热器进口汇集联箱检查孔；进一步完善制造工艺和严格执行制造工艺要求，加强质量控制，防止异物进入锅炉受热面。

关键词: 动力机械工程；超临界锅炉；爆管；措施

Invalidation Analysis on Heater Pipes Super Critical Boiler

Huang We1i

Xiong Weili-li1

Liao Zheng-qiu2

Kuang Guo-qiang2 He Jun-min1 Cheng

Hong-dong1

（1 Hunan Electric Power Test and Rearch Institute, Changsha 410007, ；2 Hunan Huadian

Changsha Power Generation Co.,Ltd, Changsha，410203, ）

Abstract: Bad on tests and operation on super critical boilers, eyewinker jam caud invalidation becau of

boiler heater pipe overheated in short time, and mostly at the middle of entrance channels of the final stage heater,

screen heater and final reheater. After analysis on overheated invalidation due to structure, the technical treatment,

including the place, the means and keypoints, was brought up. The heater channel should be checked after blowing

pipe. Moreover, the pad of mixing-pipe of spray desuperheater was requested to be checked before being built up

and after blowing pipe. It was suggested that the manufactory incread handhole at the middle of channels and

checking hole at the screen superheater channel, consummated and strictly performed the manufacturing

technology workmanship , strengthened quality control to prevent the the eyewinker from falling into the boiler

heater.

Key Words: power and mechanical engineering； supercritical boiler；pipe burst； treatment.

1作者简介：黄 伟（1964-），男，高级工程师、锅炉检验师，主要从事电站锅炉检验、基建调试、电站锅炉事故分析、锅炉高效清洁燃烧理论和技术的试验研究。

1 前言

随着火电机组不断向高参数、大容量方向发展，600MW等级、1000MW等级的超临界及超超临界锅炉将逐步取代亚临界锅炉成为主力机组，但从机组的试运及投运后的运行情况看，频繁爆管是困扰超临界锅炉的一个主要问题，其中又以异物堵塞造成的过热爆管为最多，因此有必要全面分析异物堵塞造成的锅炉过热爆管，探讨防止异物堵塞爆管措施，避免再次发生类似的锅炉爆管。

2 异物堵塞引起的锅炉过热爆管原因

在锅炉制造、安装、检验等过程中，已对锅炉受热面通球、联箱清理和管盖封堵采取较严格的措施，但其后漫长的制造、运输、安装等过程中因各种原因导致异物掉入受热面内。

异物堵塞引起的锅炉过热爆管主要发生在屏式过热器（以下简称“屏过”）、高温过热器（以下简称“高过”）和高温再热器（以下简称“高再”）的管屏。屏过前后分别是过热器一、二级喷水减温器。屏过、高过和高再的管屏都是多根管子并绕制而成，屏过、高过管屏一般都由20根左右的管子并列绕制，每根管子的长度和弯头数量有所区别，设计上为了保证每根管子的流量均匀，根据计算在入口联箱上设置了节流孔，由于超临界以上锅炉压力很高，一般设计上都采用厚壁小口径管，这就造成管子内径很小，加上设计节流孔后，孔径就更小，屏过、高过和高再入口联箱的最小的节流孔是φ11mm。由于屏过、高过和高再入口联箱的管系布置方式都是采用两侧对称进汽的方式，这样的结构特点决定在吹管、或运行时整个管系的杂物都被蒸汽吹扫到入口联箱的中部区域，并集中在高过、屏过、高再入口联箱的中部区域、或中间联箱中，而高过、屏过入口分配联箱内设计的节流孔非常小，杂物会在节流孔处发生堵塞，一旦堵塞，必然发生爆管。

联箱内的杂物危害很大，蒸汽流动会导致杂物的位置发生变化，蒸汽在流经入口联箱管孔时对杂物有吸附作用，在机组负荷变化和启停时，内部杂物会随机吸附在节流孔上，杂物一旦吸附在管口上，就会导致该管子蒸汽流量减少而过热爆管，堵塞管口的程度决定了爆管发生时间的长短，如果堵塞得多，则很快发生爆管，如果堵塞得不是很多，则爆管发生的时间会相应延长。即使试运阶段不发生爆管，只要杂物存在于联箱内，就会造成爆管，而且一直爆到取出杂物为止。

3 锅炉吹管的意义

蒸汽吹管是新建机组投运前的重要工序，它以蒸汽为动力，其目的是为了清除在制造、运输、保管、安装过程中留在过、再热器系统及蒸汽管道中的各种杂物，防止机组运行中过、再热器管爆漏和汽机通流部分损伤，提高机组的安全性和经济性，并改善蒸汽品质。

一般情况，吹管完成后锅炉内部杂物均集中在高过、屏过和高再的入口联箱中部，因此吹管完成后应对锅炉的高过、屏过和高再入口联箱进行割管检查，清理出联箱内的杂物。

4 锅炉吹管后检查

4.1 屏过入口联箱的检查

超临界及以上锅炉的屏过采用分配联箱加混合联箱的方式，屏过在锅炉前后方向有2片，这前后2片共用一个入口联箱，从前、后进，中间出。其入口联箱一般设计有检查手孔，可以割开入口联箱的手孔检查，对无手孔的，可以对照入口联箱图纸，找一个没有节流孔的管子，在距联箱外壁约70mm处将管子切割开，从割开的小管接头处伸入内窥镜进行检查。检查的部位根据屏过左右方向的总排数，确定检查最中间的一个或两个入口联箱，先检查中间联箱内部有无杂物，如果有杂物，则扩大检查范围。 无论是切割管子和手孔，一定要采用机械切割的方式，不能采用火焰切割方式，防止氧化铁进入U形管子底部弯头或联箱内无法清理而导致爆管。在切割完成并用手动葫芦拉开管子后，再用内窥镜进入联箱内部检查。内部杂物一般沉积在联箱的底部，重点检查整只联箱的底部区域，在屏过入口联箱内，容易聚集杂物。

对屏过联箱内发现的杂物清理，有手孔时可以从手孔清理，如果没有手孔时，要取出一般比较困难，因屏过联箱材质是SA-335P12，口径不大，切割和焊接相对容易，易采用切割联箱端盖的方式取出杂物。在切割联箱端盖时，不能采用火焰切割方式，以免气割的氧化铁进入联箱和管子内，如果现场实在没有机械方式切割工具，可以先用火焰切割端盖的外层，留10mm的厚度再用机械切割，总之必须保证切割时不能有杂物进入联箱内。对屏过而言，无论是超临界还是超超临界，其结构、布置方式和检查方式都是一样的，见检查照片1、2。

检查照片1

检查照片2

4.2 检查、清理减温器混合管制造工艺用衬垫

过热器减温器一般采用笛形管直套筒喷水减温器，其作用是通过减温水吸收过热蒸汽的热量，使减温水汽化，并与过热蒸汽混合达到降低汽温的目的。它不仅用于调节过热器的出口汽温，而且起到均衡两侧汽温的作用。减温器设计的任务是保证减温水在减温器内部汽化，以免水珠接触过热器联箱内壁引起热交变应力导致联箱热应力疲劳破坏。为了防止尚未汽化的减温水滴直接击中减温器的联箱内壁，致使联箱内壁受交变热应力作用而产生裂纹，因此在喷水管后均设有混合管。

如某锅炉厂设计过热器二级减温器规格φ506×78mm，材质P91，减温器混合管φ334×8mm，材质12Cr1MoV，设计允许工作压力27.4MPa，温度为547℃。由于过热器二级减温器混合管拼接后长度长，直径小，焊缝根部会产生尺寸较大的焊瘤，而工艺措施上无法彻

底清除，极易造成运行过程中焊瘤脱落后堵塞高温过热器管子。因此减温器制造工艺规定在减温器混合管拼缝处内侧需采用衬垫，规格φ318×40×4mm（内径×宽度×厚度）、材质12Cr1MoV，衬垫与混合管未要求点焊，这样既可保证焊缝根部(内侧)成型好，又可有效防止焊缝根部产生焊瘤。正常情况下，该衬垫和拼缝处母材通过焊缝自然融合为一体，也就是混合管拼缝完成后，该衬垫可不必去之。

从检查情况看，衬垫材质未按要求采用12Cr1MoV，而用20号碳钢，20号碳钢最高允许温度为480℃。衬垫与混合管仅仅是局部点焊，由于拼缝处两端间距过小，使得焊缝根部位置抬高，且衬垫未与混合管母材熔为一体。

众所周知，很多部件在交变热应力下工作并不发生故障，关键在于交变应力的大小、变化频率及本身应力状态等。该减温器内部装置所受的压应力不大，温差10℃引起的热应力均1.5～1.7kg/mm2，应该说承受50℃以下的温度变化而又没有其他附加应力时，是不足以引起疲劳破坏的。但对20号碳钢而言，该处温度变化大、且超过材料最高允许温度达60℃以上，其本身引起的热应力屈服点塑性变形就会造成衬垫疲劳，也就是在机组启动、运行过程中，在交变热应力作用下20号碳钢的衬垫与混合管就会分开、脱落，并进入高过进口联箱，引起高过管部分堵塞而短期过热爆漏。

4.3 高过入口联箱的检查

超（超）临界高过采用分配联箱加混合联箱的方式，其结构和检查方式和屏过是一样的。对超临界高过入口联箱，都是管屏直接进入联箱的方式，入口联箱两侧各有1个手孔，在联箱中部没有手孔，但杂物在联箱中部，距手孔约10m多，鞭长莫及，对有手孔的部位，切割开手孔检查和取出杂物都比较方便。对没有手孔的联箱部位，可对照入口联箱图纸，找一个没有节流孔的管子，在距联箱壁约70mm处割开，用手动葫芦拉开管子，用内窥镜进入联箱内部检查，在查到杂物后只能从没有开节流孔的管孔内取出杂物。高过入口联箱是最容易聚集杂物的地方，也是爆管次数最多的部件，一定要仔细检查，一般情况下都可以找到杂物。根据现场实际情况采用以下办法：带机械手的内窥镜或类似专用工具；采用吸尘器吸、用磁铁吸、用套圈的方式，见检查照片3。

检查照片3 检查照片4

4.4 高再入口联箱的检查

高再管子外径相对于过热器稍大，且压力很低，壁厚很薄，内径稍微大一些，而每屏高再的管圈数较少，节流孔的规格和孔径都要大些，堵塞的几率相对要小一些，相对高过、屏

过来说，高再爆管的次数要少很多，但还是有堵塞爆管的情况，因此也要割管检查。

其结构形式和屏过、高过是一样的，都是采用分配联箱和混合联箱的方式，其切割检查和清理方法和高过是一样的。高再入口联箱的方式和高过是一样的，都是管屏直接进入联箱的方式，在手孔设计方面，和高过也是一样的，两侧设计手孔，检查清理都比较方便。对没有手孔的联箱部位，切割和检查的方式和高过是一样的，同样是在最中间的管屏，找一个没有节流孔的管座，在距联箱壁约70mm处割开，用葫芦拉开后用内窥镜检查，因高再管孔相对大，发现和取出杂物相对都容易一些，见检查照片4。

4.5 检查要点

4.5.1. 重点是检查入口联箱和减温器混合管。

4.5.2. 对大联箱，检查中部区域，对分配联箱，检查中间联箱。

4.5.3. 切割管子要采用机械方式，要防止氧化铁等杂物在检查时进入联箱或管子。

4.5.4. 因T91、T92等管子切割比较困难，切割管子的切口要与管子长度方向垂直，否则恢复时将变短而需要加插入管。

4.5.5. 内窥镜是检查的重要工具，要用好的内窥镜，头要能够摆动，这样检查的范围会大些，成功的几率也大些。

4.5.6. 内窥镜的检查需要一定的技巧，最好是由专业人员操作，若没有专业人员，需要想办法看全联箱下部的整个区域，长度上联箱的整个中部区域。

4.5.7. 检查需有责任心和很仔细的人去负责检查。吹管后的割管检查工作关系到锅炉能否安全稳定运行。

5 结论及建议

5.1 异物堵塞容易造成锅炉短期过热爆管，由于屏过、高过和高再入口联箱的管系布置方式都是采用两侧对称进汽的方式，因此爆管部位多发生在高过、屏过、高再入口联箱的中部区域管屏。

5.2 锅炉调试吹管后应进行专业检查，主要对锅炉的高过、屏过和高再入口联箱进行割管检查，清理联箱内的杂物。

5.3 要求锅炉减温器在安装前、吹管后，对减温器混合管衬垫进行检查、清理。

5.4 目前屏过、高过和高再入口联箱两侧各有1个手孔，但杂物在联箱中部，为方便检查，建议锅炉制造厂在联箱中部增加手孔；同时保留屏式过热器进口小联箱检查孔，增设屏式过热器进口汇集联箱检查孔；并完善制造工艺和严格执行制造工艺要求，加强质量控制，防止异物进入锅炉受热面管。

参考文献

[1] 中国动力工程学会主编. 火力发电设备技术手册(第一卷锅炉)[M]. 机械工业出版社,2000年4月.

[2] 黄伟 600MW超临界机组锅炉屏式过热器爆漏原因分析[J]. 中国电力, 2005年12月，第38卷增刊,

P64～P66

[3] 宋汉武. 蒸汽锅炉减温器[M]. 科技文献出版社重庆分社, 1997年。

[4] 成肇毅. l025t／h锅炉喷水减温器的检查方法及处理[J]. 华北电力技术, 2004年1月第1期, P43～P45。