电厂锅炉受热面失效形式及预防措施探讨_朱子豪.pdf

20 m图 2长时过热失效图片电厂锅炉受热面失效形式及预防措施探讨朱子豪（国家能源集团泰州发电有限公司，江苏泰州225300）摘要：针对多种锅炉受热面失效形式给电厂锅炉的正常运行带来严重影响的现状，在对锅炉受热面失效情况进行分析的基础上，结合失效案例分析，对不同失效模式进行研究，总结不同失效模式下受热面失效特性，并针对性地提出预防措施，为系统地解决锅炉受热面失效、提高锅炉的使用稳定性奠定基础。关键词：锅炉；受热面；失效原因；预防措施中图分类号：TM621.2；TG156文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0248-030引言锅炉是电厂设备的核心，其工作的稳定性和可靠性直接决定了电厂运行的安全性。锅炉受热面主要包括省煤器、水冷壁、过热器和再热器四个部分。根据对锅炉运行故障分析发现，锅炉受热面故障占锅炉整体故障的 70%以上，已经成为影响锅炉正常运行的关键要素。本文在对锅炉受热面失效案例进行分析的基础上，从失效案例、失效原因、解决措施等方面对电厂锅炉受热面各类失效形式进行细致的总结，确定不同失效形式的特点及形成原因，为有效提升锅炉工作稳定性和可靠性奠定了基础。1锅炉受热面失效形式分析及改善措施为了精确地对锅炉失效形式和防治方案进行研究，项目组收集了近两年的锅炉过热面失效案例，在经过分析后确定锅炉受热面的主要失效形式包括过热面短时过热、过热面持续过热、过热面晶间腐蚀、过热面氢脆异常、过热面高温硫腐蚀及锅炉过热面的原始缺陷。1.1锅炉过热面短时过热锅炉过热面的短时过热主要是指锅炉在运行过程中冷却出现异常，导致管壁的温度在短时间内忽然升高，进而导致锅炉壁材料的结构强度降低。当锅炉内部压力增加时，会使锅炉内壁出现塑性变形，管径直径增加，严重时甚至会导致管壁破裂、材料泄漏1。锅炉过热面的短时过热的显著特点是温度超过下临界点温度，个别情况严重时会达到上临界点温度。锅炉过热面的短时过热主要发生在锅炉水冷壁的向火侧或者锅炉再热器的弯头位置，短时过热破坏图片如图 1 所示。根据锅炉受热面短时过热原因及破坏形式分析，确定了锅炉受热面短时过热的改善方案，主要有以下两个方面：1）对锅炉壁温进行动态监测，当锅炉出现过热时及时调整冷却系统，避免温度的持续上升；2）在锅炉启动前对弯头下侧进行重点检测，确保无异物、无积水、无氧化皮等。1.2锅炉过热面长时过热锅炉过热面的长时过热主要是指锅炉受热面的壁温长期未超过温度下临界值，但温度高于正常运行温度，使锅炉的壁面长期超温运行，导致锅炉壁材料的老化，钢材的力学性能衰减，最终在管内部压力的作用下发生蠕变变形和管壁破裂2。锅炉受热面的长时过热主要发生在过热器的高温段，其破坏结构如图2 所示。根据锅炉受热面长时过热原因及破坏形式分析，确定了锅炉受热面长时过热的改善方案，主要有以下四个方面：1）对锅炉壁温进行动态监测，当锅炉出现过热时及时调整冷却系统，避免锅炉长期在非正常温度范围内工作；2）加强对水质的处理，避免采用高硬度水而使锅炉受热面内部出现水垢，影响散热；3）将易出现锅炉受热面温度超标的位置管路材料更换为耐高温材料；收稿日期：2022-10-13作者简介：朱子豪（1992），男，江苏扬州人，本科，助理工程师，主要从事锅炉设备管理相关工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.095图 1短时过热失效图片1-1短时过热爆口图片1-2短时过热微观组织图片2-1长时过热爆口图片2-2长时过热微观组织图片20 m经验交流2023 年第 5 期20 m4）优化燃烧参数，减少热偏差，确保在工作过程中锅炉内部介质流量的均匀性和稳定性，避免受热不均导致温度超标3。1.3过热面晶间腐蚀过热面的晶间腐蚀主要是指受热面钢材在热加工和处理过程中，其温度长期处在敏化温度区间，碳元素和铬元素在高温下发生反应，形成一种结晶态物质，在区域内形成局部的少铬现象，从而导致受热面的抗腐蚀能力下降。受热面长期工作时受腐蚀、压力等综合作用，在受热面上产生爆裂现象4。晶间腐蚀一旦发生，区域内的材料强度会迅速降低，因此是对锅炉受热面威胁最大的一种腐蚀形式。其主要发生在锅炉受热面的焊缝附近或者热弯位置，晶间腐蚀图片如图 3 所示。根据锅炉受热面晶间腐蚀原因及破坏形式分析，确定了锅炉受热面晶间腐蚀的改善方案，主要有以下四个方面：1）在钢材中增加钛元素，以增加材料结构强度，阻止材料在热加工过程中形成贫铬区；2）热加工后立刻进行固溶处理，使热加工过程中形成的碳化物溶解并保留在钢材内，增加钢材的防腐性能；3）优化焊接工艺，利用低焊接热输入和递进式焊接结构，增加焊缝冷却速度，减少焊接区的高温持续时间；4）在焊接前对金属进行退火处理，减少应力集中现象。1.4过热面高温硫腐蚀过热面高温硫腐蚀主要是指锅炉受热面在高温和含硫介质的影响下形成硫化物，硫化物不断侵蚀过热面内壁，使过热面内壁厚度逐渐减小，最终在高压作用下发生破坏5。过热面高温硫腐蚀主要发生在锅炉燃烧器附近的水冷壁钢管处，其破坏结构如图 4 所示。根据锅炉受热面高温硫腐蚀原因及破坏形式分析，确定了锅炉受热面高温硫腐蚀的改善方案，主要有以下三个方面：1）严格控制燃煤内的硫分，同时对炉腔内的空气进行处理，避免出现还原性气体；2）加强对燃烧时炉内稳定场的优化，提高稳定分布的均匀性；3）对锅炉受热面表面进行处理，提高其抗高温腐蚀的能力。1.5过热面氢脆异常锅炉过热面的氢脆是指在工作中，介质分解的氢原子进入到锅炉过热面内部后，在金属晶界的连接面上集聚，在高温作用下和金属材质内的碳原子反应生成甲烷，从而导致金属过热面在局部出现脱碳现象和内部应力集中现象6，在管内部工作压力的影响下沿着脱碳和应力集中的位置发生开裂。该现象一般发生在锅炉水冷壁迎火侧且工作压力较高的区域，锅炉过热面损坏结构如图 5 所示。根据锅炉过热面金属氢脆原因及破坏形式分析，确定了锅炉过热面金属氢脆的改善方案，主要有以下两个方面：1）在金属选材方面，需要选择耐氢脆钢来作为锅炉受热面的材料，防止氢原子的渗入7；2）加强对锅炉受热面的清洁，避免内壁长期附着水垢，同时还要避免锅炉受热面长期在超温状态下运行，以降低氢脆效应。2结论1）过热面短时过热、过热面持续过热、过热面晶间腐蚀、过热面氢脆异常、过热面高温硫腐蚀及锅炉过热面的原始缺陷等是锅炉受热面失效的主要形式。2）分析锅炉受热面失效原因并提出针对性的预防措施，为优化锅炉维护，减少锅炉受热面失效，提高锅炉的运行稳定性和可靠性具有十分重要的意义。参考文献1卢银盛.工业锅炉缺水原因及预防措施探讨J.科技创新与应图 3晶间腐蚀失效图片3-1晶间腐蚀爆口图片3-2晶间腐蚀微观组织图片图 4高温硫腐蚀失效图片4-1高温硫腐蚀截面图片4-2高温硫腐蚀产物能量图谱图 5过热面金属氢脆失效图片5-1过热面金属氢脆爆口图片5-2过热面金属氢脆微观组织图片20 m泄漏点朱子豪：电厂锅炉受热面失效形式及预防措施探讨249山西冶金E-mail:第 46 卷Analysis and Treatment of TRT Turbine Problems in 3 200 m3Blast Furnace in East Districtof HansteelSu Zhenhua（Energy Center of HBIS Group Hansteel Company,Handan Hebei 056015）Abstract:In response to the abnormal vibration,displacement growth,and high temperature rise of thrust pads during the operation of the3200m3 blast furnace TRT unit at Hansteel,corresponding solutions are proposed.The equipment is inspected to eliminate hidden dangers,ensure efficient and stable operation of the unit,reduce fault rates,and extend the operating cycle of the equipment.This can providereference for relevant personnel in the same industry.Key words:TRT;vibration;displacement;oil film;dustAnalysis and Improvement of the Causes of Fluctuation in the Overall Length of Steel RailsGuo Yunfeng（Large Rolling Mill,HBIS Group Hansteel Company,Handan Hebei 050600）Abstract:In the early stages of production,there was a problem of fluctuation in the overall length of steel rail specifications in the largefactory of Handan Iron and Steel,which seriously restricted the improvement of production line output and quality.With the accumulation ofproduction experience and understanding of production line equipment,through analysis and research on the bite status of rolled pieces,functional accuracy of rolling mill equipment,roll box assembly,rolling mill gap bounce,the impact of stacking and pulling relationshipbetween universal rolling mills,and pass design in the universal rolling method,as well as process optimization and improvement,theuniversal rolling process has been successfully achieved.Key words:size;universal rolling mill;improvement用，2016（15）.57-602刘永杰.锅炉受热面管失效原因及防治措施J.科学技术创新，2020（18）：161-1623胡杰.锅炉受热面爆管原因分析及防范措施J.通讯世界，2019，26（3）：285-2864陈浩，张涛，田峰，等.火电厂锅炉受热面失效形式分析及预防措施J.内蒙古电力技术，2018，36（1）：71-755戴晨，纪冬梅，郭恒超，等.锅炉炉管氧化皮的生成及剥落研究综述J.上海电力学院学报，2018，34（1）：24-32；656冯珑.火电厂锅炉金属氧化皮剥落问题研究及防范措施J.世界有色金属，2016（13）：67-687桑立彪.工业锅炉受热面管失效分析及其预防措施J.化工管理，2019（35）：158-159.（编辑：武倩倩）Discussion on Failure Forms and Preventive Measures of Heating Surface in Power Plant