關鍵詞：高溫過熱器，爆管原因，預防，處理措施
一、 前言
過熱器通常都布置在鍋爐煙溫較高的區域，大型機組的鍋爐過熱器由於工質吸熱量大，受熱面多。有一部分布置在爐膛的上部，直接接受爐膛的輻射，其工作條件比較惡劣。特別是屏式過熱器的外圈管，它不但受到爐膛火焰的直接輻射，熱負荷較高外，還由於屏管結構的差別，流阻大，流量小，其工質焓增比平均值大40%~50%以上，所以很容易發生爆管。
最近幾年，某電廠#4、5爐機組曾發生多次過熱器、再熱器爆管洩露造成的非計畫停運，嚴重影響了安全生產。
二、 過熱器爆管的原因分析
過熱器爆洩的原因較多，主要有高溫腐蝕和超溫過熱破壞等。過熱器的高溫腐蝕有蒸氣腐蝕和煙氣側腐蝕。過熱器管子在400℃以上時，可產生蒸氣腐蝕；在高溫對流過熱器熱段的幾排蛇型管，管壁溫度通常在550以上，會發生煙氣腐蝕。
這兩種腐蝕的結果，都將使過熱器管壁厚減薄，應力增大，以致引起管子產生蠕變，管壁更薄，最後導致應力損壞而爆管。
（1）過熱器管的超溫損壞在我廠的各機組中也常有發生，特別是過熱器超溫爆管。其中過熱分為長期過熱和短期過熱。由於過熱器處於高溫高壓的工作條件下，所以發生爆管的次數在「四管」中佔第一位。
首要原因為長期過熱引起的爆破。在高溫下執行時，管子所受的應力主要是由於蒸氣造成的對管子的切向應力。在這種力的作用下，使管子發生脹粗。
當管子因超溫而長期過熱時，由於執行溫度的提高，即使管子所受應力不變，管子也會以加快了的蠕變速度而發生管徑脹粗。蠕變速度的加快程度與超溫的溫度有關。隨著超溫幅度的提高，蠕變速度也會增加，於是隨著超溫執行時間的增加，管徑就愈脹愈粗，慢慢也在各處產生晶間裂紋，最後以比正常溫度、正常壓力下小得多的執行時間而開裂爆管。
由此分析出，過熱器管超溫過熱後，蠕變加速、材質結構變化均導致其強度迅速下降，在工質壓力作用下及易發生爆管。其他由於受熱面存在熱偏差的緣故，可能部分受熱面壁溫會超過額定值而未被監測到，而那些熱偏差管因長期過熱也很容易出現爆管的；還有造成過熱器超溫的原因有煤質變差及燃燒配風不當造成的爐膛火焰中心上移，以及爐膛漏風、燃燒器傾角過大，製粉系統停用等都能使火焰中心上移，最終會造成過熱器管超溫；還有受熱面本身的積灰或結渣，均會增加傳熱阻力，使傳熱變差，管子得不到冷卻，使其容易超溫。
（2）另外受熱面短期超溫也會造成過熱器管過熱甚至造成爆管。在機組啟動過程中，流過管子的蒸汽流量很小，一方面是由於啟動中鍋爐本身的蒸發量很小，另一方面往往是由於水壓試驗或停爐後留在蛇型管內後部的水排不出去，在啟動時公升壓速度又過快，就容易造成過熱器短期超溫過熱，特別是處於高溫半輻射區的屏式過熱器。
隨著電力市場啟動後，機組加減負荷頻繁，雖然#4、5爐經過dcs改造後自動化水平有了很大的提高，但也存在不少問題。如汽溫自動調節系統還不夠完善、靈敏度不夠高，時常還需要人工干預，無法很好的適應外界干擾，容易出現超溫。尤其是負荷自動投入後，由於負荷變化快、波動大、過頻繁，使汽溫自動無法跟上外界變化，特別是在加負荷、啟動製粉系統時很容易出現超溫。
超溫事例：
如，某天夜班，#5機組負荷85mw，負荷變動率設定在3.000mw/min，主汽壓力13.72mpa，主、再熱汽溫度在530℃-535℃之間，負荷控制方式為agc(自動)，送、引風機、氧量、燃燒均自動投入。
到早晨6：30分時，由於早高峰的出現，負荷指令由85mw公升為100mw，沒過多久由100mw公升為120mw，指令乙個接著乙個，直到130mw的出現。由於負荷變化過快，而且一直又是加負荷訊號，使得汽溫自動無法跟上外界負荷的變化。
當負荷公升至127mw時，主汽溫度由537℃上竄到544℃，爐主值立即採取措施，聯絡值長撤出負荷自動控制，將負荷保持在122mw，減溫水調節自動改手動並開足，其經過風量、氧量、噴嘴等一些操作調整後，主汽溫最高556℃下降至520℃。隨後進行各引數的調整，主汽溫度逐漸恢復為正常值。通過檢視事故記錄後發現這次主汽溫度超溫長達2分鐘左右，對應的對流過熱器壁溫最高點溫度有572℃（對流過熱器材料為12grmov，其極限溫度為580℃），估計有些未被監測到的管壁溫度已經由超溫引起了過熱，只不過產生的蠕變還未達到爆管而已，其管子強度肯定下降，使用壽命也隨之減少。
針對這次超溫事例的分析，我認為控制這種在agc方式下突然增加負荷而引起的超溫是可以通過燃燒調節和蒸汽調節著手，來得以控制的。根據鍋爐燃燒的特點，在加負荷過程中調整好各層二次風小風門的開度，開大上排二次風門，關小下排二次風門的方法來降低火焰中心，減少上排給粉機轉速，提高下排給粉機轉速，避免火焰中心上移。合理控制氧量，風量增加不宜過快等手段，不使過熱器壁溫、煙氣溫度的上公升過快。
同時密切注意各段過熱器的壁溫及汽溫的變化，及時地進行爐膛、過熱器的吹灰，避免加負荷投噴嘴和啟動製粉系統同時進行。根據鍋爐汽溫的特性，在負荷上公升幅度較大時，可先手動開大ⅰ級減溫水量，使屏式過熱器出口汽溫控制在正常範圍內，將汽溫自動調節溫度設定在530℃，使過熱器出口汽溫控制在正常溫度530℃，保持汽溫調節控制有較大餘量。必要時也可以採用手動調節減溫水量和開啟旁路煙道擋板等方法來降低溫度，待負荷穩定後再恢復汽溫。
當負荷上公升過程中，通過燃燒調整及減溫水調節都無法控制汽溫上公升時，應聯絡值長撤出負荷自動控制，將負荷穩定在某一工況，進行降溫調節。等汽溫穩定後，再加負荷到額定值，投入負荷自動控制。
過熱器爆管除高溫腐蝕和超溫過熱原因外，還有過熱器管的磨損也會降低受熱面強度。由於存在煙氣走廊，導致煙速過高磨損加劇。除以上外還有化學監督不嚴，汽水分離裝置結構不良或不嚴密，使蒸汽品質不合格，受熱面管內積聚鹽垢，管子的流通截面減小，流阻增大，流過管子的蒸汽量減少，管子不能充分冷卻。
同時鹽垢熱阻大，導熱性小，不能較快的將管子吸收的熱量傳遞給管內的蒸汽，容易造成管子過熱鼓泡以致破裂。
三、 防止過熱器爆管的措施
防止過熱器管爆管的方法，我認為主要可以從兩方面來預防，首先要盡量避免高溫腐蝕，溫度越高，腐蝕越嚴重。在燃煤**允許的情況下，選用合適的煤種，減輕受熱面的腐蝕。在正常執行中我們通常是通過控制過熱器出口汽溫的方法來控制管壁溫度。
另外還可以通過降低煤粉細度，提高下層噴嘴的煤粉濃度，提高上排的二次風小風門的開度，以降低火焰中心的位置，盡量延長煤粉在爐膛內的燃燒、燃盡時間，從而使過熱器區域的煙溫得以控制。
其次是要預防受熱面過熱。在鍋爐啟停過程中，應及時開啟一二級旁路、過熱器、再熱器的疏水閥或向空排汽閥，使得過熱器的受熱面得到充分的冷卻；並且要嚴格按照啟停曲線控制壓力汽溫的變化率；在啟動過程中應控制過熱器汽溫和再熱汽溫低於額定溫度50-60℃，以免個別蛇形管管壁溫度超過允許值；保持良好的爐水和蒸汽品質，防止過熱器管內結垢；啟動過程中盡量避免過早使用減溫水，防止出現水塞。保持自動調節系統的正常，保證過熱系統各受熱面管壁溫度控制在允許範圍內；進行合理的燃燒調整，使火焰中心不偏斜，特別是上排二次風小風門的調整，由於布置在最上部，和火焰的旋轉方向相反，可有效的減小爐膛出口的煙氣餘旋，避免出現左右側煙溫差過大；過熱器在長時間執行後，難免會有結焦和積灰的存在，因此，認真作好定期吹灰工作，保證各段受熱面的清潔。
因為受熱面的積灰和結焦不但使傳熱惡化，還容易形成煙氣走廊，加大管組的熱偏差，同時造成走廊兩側受熱面磨損加劇；還有在高加撤除執行的時候，尤其要注意過熱器出口汽溫和各段的壁溫控制，如果控制不當極宜引起超溫，一般通過控制負荷，#4、5機組通常保持負荷在110mw以下執行，調整各層二次風小風門的開度，開大上層的二次風門，關小下層二次風門來控制火焰中心，盡量停用上排噴嘴，提高下排噴嘴的煤粉濃度，使得火焰中心下移。當執行中停用雙側製粉系統後，應開大上排及中排的二次風風門來彌補三次風對火焰中心的壓制作用和後期擾動作用。避免火焰中心的上移及煤粉顆粒燃燒時間的延長。
一般情況下，可以保持一套製粉系統的執行，並能通過齒索機來平衡兩粉倉的粉位。還有煙道擋板的開關對進入汽包的給水溫度有一定的影響，開出後主汽汽溫也會下降，雖效果比較小。但也可以作為一種調節手段。
四、 小結
預防過熱器的爆漏只有執行和檢修的共同努力，一方面規範檢修工藝，把好檢修質量關，在大小修時該查的必須仔細檢查，該修的必須修好。對有脹粗、鼓泡、嚴重變形和高溫腐蝕的管子應及時更換。溫度表計和壓力表計需要定期校檢，特別是集控室表計與就地表計要準確統一，熱電偶接觸良好，以防止因表計誤差而監盤操作決策失誤。
另一方面通過執行的認真操作、合理的調整，防止超溫超壓執行，特別是要嚴格控制長時間的超溫和高幅度的超溫超壓執行，以免發生爆管所造成不必要的經濟損失。以超負荷執行來增加發電量的執行方式，無疑是「殺雞取蛋」，其造成的影響後果是長期的。嚴格控制好公升停爐的溫度、壓力的公升降速度，嚴格按照執行規程的要求，控制各管壁溫度在規定的範圍內。
加強執行人員的技術培訓，提高執行人員的操作調整技能，保證裝置健康執行，從而防止過熱器爆洩帶來的不必要的損失。
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