國電康平發(fā)電有限公司2臺(tái)600 MW機(jī)組鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司引進(jìn)英國MITSUIBABCOCK公司技術(shù)設(shè)計(jì)、制造的一次中間再熱、變壓運(yùn)行，帶內(nèi)置式循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)，固態(tài)排渣、單爐膛平衡通風(fēng)、尾部雙煙道、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、全封閉布置的超臨界直流鍋爐，型號(hào)為HC-1900/25.4-YM3。鍋爐水冷壁為膜式水冷壁，從冷灰斗進(jìn)口一直到標(biāo)高46 659 mm的中間混合集箱之間為螺旋管水冷壁，爐膛上部為垂直管屏。機(jī)組投產(chǎn)2個(gè)月后2臺(tái)鍋爐的水冷壁先后各發(fā)生2次爆管事故，爆管位置均在爐膛下部前后墻冷灰斗部位的螺旋管水冷壁。對爆管部位取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析、金相分析，并對該部位材料及應(yīng)力特點(diǎn)進(jìn)行分析，以找出水冷壁爆管的原因，解決了水冷壁連續(xù)爆管影響機(jī)組安全運(yùn)行的問題。富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、冷灰斗部位水冷壁結(jié)構(gòu)及爆管部位
冷灰斗及爐膛下部采用螺旋管水冷壁，為焊接膜式壁。螺旋管圈規(guī)格為∮38.1×7.5 mm、∮38.1x9 mm，材質(zhì)為15CrMoG，由492根組成。密封扁鋼雙面坡口，厚6.4 mm，材質(zhì)為15CrMoG。安裝時(shí)采用地面預(yù)組大屏、先定位管屏位置再對口后燒密封的施工方法，焊接工藝及安裝標(biāo)準(zhǔn)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
水冷壁爆管區(qū)域位于爐膛前后墻冷灰斗部位水冷壁的下部，爆管區(qū)域基本位于同一個(gè)水平斷面，爆管部位集中、管束多，其中1號(hào)爐共爆管121根，2號(hào)爐共爆管87根。
2、化學(xué)成分分析
對爆管區(qū)域的鋼管及中間焊縫（扁鋼）取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果見表1。由表l可知，鋼管的化學(xué)成分正常，符合GB5310標(biāo)準(zhǔn)15CrMoG鋼要求；中間焊縫成分基本符合與15CrMoG鋼匹配的焊材成分要求（中間焊縫存在焊材與母材成分混合現(xiàn)象，成分波動(dòng)較大），說明不是材質(zhì)原因引起爆管。
3、金相分析
3.1宏觀分析
在爆管水冷壁樣品上取下2段鋼管進(jìn)行宏觀分析。樣品中間焊縫橫向裂紋較多，且為裂紋源；其中一段中間焊縫裂紋已有多處擴(kuò)展到鋼管使鋼管出現(xiàn)環(huán)向裂紋；另一段除有l(wèi)處中間焊縫裂紋擴(kuò)展到鋼管使鋼管出現(xiàn)環(huán)向裂紋外，焊縫和鋼管連接處出現(xiàn)縱向裂紋。
3.2微觀分析
在鋼管與中間焊縫連接處取樣進(jìn)行微觀分析，發(fā)現(xiàn)裂紋起始于焊縫，止于鋼管。鋼管組織為鐵素體+貝氏體，焊縫組織為貝氏體+少量鐵素體，為正常組織。
4、應(yīng)力分析
造成該區(qū)域水冷壁爆管的應(yīng)力來源可能有以下幾個(gè)方面。
a．安裝時(shí)若管屏轉(zhuǎn)角部位兩側(cè)螺旋水冷壁管屏的平整度和長度不好，或前后左右對應(yīng)的安裝標(biāo)高相對位置不一致，運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生剪應(yīng)力和扭應(yīng)力，出現(xiàn)大面積撕裂鰭片。電建公司及監(jiān)理公司證明在水冷壁安裝時(shí)工藝非常嚴(yán)格，且從鋼管的斷裂現(xiàn)象及數(shù)量上分析也不是安裝應(yīng)力引起爆管。
b．焊接質(zhì)量不良產(chǎn)生殘余應(yīng)力。由于鰭片焊接過程中未按國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的工藝進(jìn)行熱處理，存在殘余熱應(yīng)力；鰭片端頭不合理的火焰切割缺口、管片局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中及吊裝和運(yùn)輸過程中的局部受力不均等原因，也會(huì)導(dǎo)致個(gè)別管片局部出現(xiàn)宏觀裂紋，甚至發(fā)生斷裂。而鋼管和焊縫的組織正常，證明不是焊接質(zhì)量不良引起爆管。
c．運(yùn)行調(diào)整方式不當(dāng)可引起熱應(yīng)力。爆管部位為爐膛低溫區(qū)，運(yùn)行中不會(huì)產(chǎn)生過大熱應(yīng)力，不會(huì)使管子發(fā)生局部斷裂。
d．如水冷壁管內(nèi)有雜質(zhì)堵管會(huì)造成局部過熱爆管。而爆管區(qū)域水冷壁進(jìn)行管內(nèi)檢查無雜物堵管，可排除此因素。
e．管道設(shè)計(jì)內(nèi)外壁溫差低于160℃，若鋼管內(nèi)外壁溫差達(dá)到200℃以上會(huì)造成熱應(yīng)力驟增，使管道出現(xiàn)裂紋。從斷裂現(xiàn)象看．橫向裂紋起始于中間焊縫并向鋼管擴(kuò)展，有的已造成鋼管環(huán)向開裂；縱向裂紋位于鋼管與焊縫連接處。可確定為鋼管局部溫差過大，局部熱應(yīng)力超過鋼管強(qiáng)度極限，造成焊縫橫向和縱向開裂，進(jìn)而擴(kuò)展造成鋼管環(huán)向開裂泄漏。
5、爆管原因分析
針對能產(chǎn)生鋼管局部溫差過大的原因進(jìn)行了全面檢查、試驗(yàn)。
a．受熱面保溫。經(jīng)檢查保溫良好，且發(fā)生水冷壁爆管的部位屬“內(nèi)爆”，即使保溫不好也不會(huì)產(chǎn)生200℃以上的溫差，證明不是由保溫引起。
b．爐底漏風(fēng)。爐底水封良好，撈渣機(jī)箱體液位正常，不會(huì)出現(xiàn)爐底大量漏風(fēng)使水冷壁下部被冷風(fēng)冷卻現(xiàn)象。
c．通過觀察發(fā)現(xiàn)泄漏區(qū)域水冷壁表面上的積灰有于涸的水痕，通過進(jìn)一步試驗(yàn)，在投渣斗噴淋水時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏區(qū)域水冷壁有被渣斗噴淋水噴淋現(xiàn)象發(fā)生。經(jīng)測算，渣斗噴淋水水溫約為20℃，當(dāng)水冷壁進(jìn)口的給水溫度達(dá)到280℃時(shí)，被噴淋水噴淋部位的水冷壁內(nèi)外壁溫差可達(dá)到260℃，溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力足以造成水冷壁斷裂（水冷壁斷裂區(qū)域和被渣斗噴淋水噴淋區(qū)域恰好吻合）。分析認(rèn)為就是這個(gè)原因使水冷壁管束同時(shí)斷裂。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
經(jīng)過廠家確認(rèn)，爐底渣斗噴淋水管的噴水孔方向設(shè)計(jì)有誤，正常應(yīng)是噴水孔朝下部噴水，裝反后向上部噴水，部分噴水直接噴到前后墻冷灰斗部位水冷壁下部，造成水冷壁外壁被噴水冷卻，溫差過大產(chǎn)生的熱應(yīng)力造成水冷壁斷裂。廠家對噴水管進(jìn)行重新設(shè)計(jì)改裝，噴水孔改為向下，問題得以解決。
機(jī)組重新啟動(dòng)后鍋爐運(yùn)行一直比較穩(wěn)定。該區(qū)域未再發(fā)生水冷壁爆管事故。國電康平發(fā)電有限公司鍋爐水冷壁爆管部位在國內(nèi)鍋爐爆管事故中很少見，事故比較典型，對鍋爐的水冷壁爆管研究有很好的借鑒意義，也為同類型機(jī)組的安裝和運(yùn)行提供了經(jīng)驗(yàn)。
