1、概況
某火力發(fā)電廠1號鍋爐系東德赫恒士爾姆鍋爐廠制造，1970年投入運行，鍋爐型號為EKM- 200／100。該鍋爐按燃用貧煤制造，單爐膛，Ⅱ形布置，雙汽包自然循環(huán)，火室燃燒器四角布置，干態(tài)水力出渣。鍋爐主要參數(shù)見表1。
2002年12月18日19時03分，該廠1號鍋爐運行人員發(fā)現(xiàn)鍋爐主蒸汽壓力突然降至9.0 MPa，爐膛負壓由-80 Pa擺至+80 Pa，給水流量突然增至220 t／h，乙側(cè)后煙溫降至460℃，乙側(cè)高溫過熱器有泄漏聲。停爐后發(fā)現(xiàn)：l號爐由乙向甲數(shù)第三排、由前向后數(shù)第18根管子爆開，爆口處標(biāo)高為25 m，高溫過熱器管子材質(zhì)為10CrM0910。該鍋爐累計運行時間為225 730h，由于系統(tǒng)負荷的要求，1997年開始鍋爐頻繁不停機調(diào)峰，富通新能源銷售生產(chǎn)
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1號爐高溫過熱器直立于爐膛上部，受熱強度大，為對流式過熱器，順流排列。
2、試驗分析
該火力發(fā)電廠1號鍋爐高溫過熱器累計運行225 730 h，已經(jīng)超過設(shè)計使用壽命；近3年該過熱器沒有發(fā)生爆管或泄漏事故。由此可以初步判斷：過熱器管子原材應(yīng)該沒有問題。在沒有備用管可供比較的情況下，從以下幾個方面進行了試驗分析。
2.1宏觀檢驗
爆口呈喇叭形開裂，最大張開寬度約70 mm，最大張開長度約100 mm;爆口邊緣減薄較多，斷裂部位厚度僅為1.5 mm左右，斷裂邊緣銳利，爆口斷裂面較為光滑，呈撕裂狀；管子外壁呈淺藍黑色，爆口附近管子有脹粗現(xiàn)象，破口的內(nèi)外壁由于爐管內(nèi)汽水混合物的急速沖刷而顯得十分光潔。
由宏觀檢查初步推斷，爆口形貌符合短時過熱爆管特征，即由于某種原因（如管子堵塞或水循環(huán)不良等）引起管子局部超溫運行，此時鋼材的強度極低，塑性、韌性很高，瞬間能以比較高的速度使管子爆破，表現(xiàn)出變形很大、爆口很薄。高溫高壓蒸汽能使管子瞬間以很高的速度爆破。
2.2化學(xué)成分分析
對爆破管進行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果見表2。由表2中數(shù)據(jù)可知，爆破管化學(xué)成分符合要求，證明原材沒有問題，不存在錯用鋼材的可能，驗證了我們開始的推斷。
2.3力學(xué)性能試驗
對爆破管取樣進行常溫力學(xué)性能試驗，試驗結(jié)果及對照標(biāo)準(zhǔn)見表3。由表3數(shù)據(jù)可以看到，常溫下爆破管的抗拉強度較低，爆破管的屈服強度已經(jīng)不能滿足要求，所有試驗數(shù)值均接近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值。由此可見，經(jīng)過超長期服役，在高溫和熱應(yīng)力作用下，過熱器的力學(xué)性能已經(jīng)嚴重下降，不能滿足過熱器管的使用要求。
2.4金相組織分析
對于10CrM0910鋼，不同的熱處理工藝可獲得不同的使用組織，用作火力發(fā)電廠鍋爐和高溫蒸汽管道及其部件時，通常是以885～980℃正火，然后再650～780℃回火作為鋼管廠出廠時的熱處理。經(jīng)這樣的處理后，其組織視正火和回火溫度的高低，也會出現(xiàn)不同的原始組織，諸如：鐵素體十珠光體、鐵素體十回火貝氏體以及具有貝氏體位向的索氏體組織等。
本次試驗沒有備品管可作比較，所以參照1994年該廠1號鍋爐《在役電站鍋爐檢驗報告書》中金相檢驗內(nèi)容。該報告中，高溫過熱器向火面和背火面組織均為：貝氏體十碳化物十少量鐵素體。由此可以認為，該高溫過熱器原始管組織應(yīng)該為回火貝氏體或者回火貝氏體十鐵素體。
回火貝氏體其實是一種鐵素體十碳化物的混合組織，只是鐵素體還保留有原來貝氏體的位向。不論原始組織是哪一種，在運行過程中，均會發(fā)生如下變化：一是碳化物的聚集長大過程，其中一方面是原有碳化物的聚集，另一方面在原有碳化物邊上會析出新的碳化物，這些新的碳化物也會與原有的碳化物發(fā)生聚集作用，這兩方面作用的結(jié)果是碳化物顆粒不斷增大，而單位面積上的碳化物顆粒數(shù)目減少；二是鐵索體在運行過程中有碳化物的析出，析出物一開始是針狀的，隨著時間的增加鐵素體內(nèi)碳化物會聚集長大，并且向鐵素體邊界遷移，導(dǎo)致鐵素體內(nèi)碳化物數(shù)量減少。若最后鐵素體的貝氏體位向完全消失，并且在鐵素體的晶界和晶內(nèi)分布有球狀的碳化物，這種組織就是嚴重的球化組織了。
圖1～6分別是管子爆口及爆口附近不同位置處顯微組織照片。
由圖1、2可見，爆破管遠離爆口處顯微組織為少量回火貝氏體十鐵素體十碳化物。組織中大部分回火貝氏體已經(jīng)分解為鐵素體和碳化物，大量細小碳化物已經(jīng)析出且彌散分布，但并未聚集長大向晶界移動，因此得知該處組織已趨于老化，但并未達到嚴重老化，也就是說不存在長時過熱現(xiàn)象。
而由圖3可以看出，爆口處組織為典型的貝氏體組織，與遠離爆口處組織完全不同。因此可以推斷，爆口部位在爆破前過熱溫度較高，超過了lOCrM0910鋼的(790℃)線，使得該處組織發(fā)生相變，即：爆破處過熱溫度較高，造成該處鋼的強度較低，高溫高壓過熱蒸汽使管子發(fā)生爆破，過熱蒸汽迅速沖出，對爆口處管子進行冷卻，相當(dāng)于對此處管子進行了等溫淬火，從而得到圖3所示貝氏體組織。此時，由于該處瞬時局部過熱溫度較高，鋼的強度較低，而塑性、韌性較好，在管子爆破的瞬間，管子變形速度很快，表現(xiàn)出變形大，破口很薄的特征。
從圖4～6可以看出，在離開爆口的其它部位，高溫過熱器組織沒有發(fā)生相變，管子組織仍然為少量貝氏體十鐵素體十碳化物。
3、結(jié)論及建議
3.1結(jié)論
(1)試驗結(jié)果表明，爆破管化學(xué)成分符合要求，高溫過熱器管力學(xué)性能已經(jīng)嚴重下降。
(2)金相檢驗結(jié)果表明，爆破管組織已趨于老化。本次爆破的直接原因是短時超溫過熱，造成過熱的原因與鍋爐燃燒、熱交換以及鍋爐結(jié)構(gòu)、運行操作等因素有關(guān)。
3.2建議
(1)電廠應(yīng)加強運行管理，盡量避免超溫現(xiàn)象的發(fā)生。
(2)加強化學(xué)監(jiān)督，保證汽水質(zhì)量。
(3)建議電廠從管內(nèi)介質(zhì)流速、爐膛熱偏差及煙氣走廊等方面查找過熱爆管原因。
(4)1號爐運行時間已經(jīng)超過設(shè)計使用壽命，建議對其進一步擴大取樣范圍，重點是確定管材組織的老化狀況，富通新能源不但生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，而且還銷售木屑顆粒機壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料專供生物質(zhì)鍋爐燃燒使用。
相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機產(chǎn)品：
1、
生物質(zhì)蒸鍋
2、
秸稈壓塊機
3、
木屑顆粒機
