底部加热管固定铁块松脱导致水冷壁爆管.doc

底部加热管固定铁块松脱导致水冷壁爆管【案例简述】某电厂锅炉型号为HG670/140WM10，系哈尔滨锅炉厂生产的超高压参数带一次中间再热的单汽包自然循环锅炉。8月9日该锅炉因水冷壁管泄漏紧急停炉。水冷壁管规格为606.5mm，材质20G。入炉后检查发现，第一泄漏点在炉后墙水冷壁右后侧燃烧器角部，右数第4根水冷壁管，在由下往上数第2个看火孔处发生泄漏。裂纹位于看火孔上弯头外侧，长度约70mm，裂纹为脆性开裂，无减薄。外表面凹坑经分析为该管泄漏后吹损第3根管，由第3根管反吹过来导致原泄漏点表面的吹损减薄，局部已有破口，这些破口为塑性裂口。裂纹有上下两条，上下裂纹之间仍余有少量金属。上裂纹上尖端很钝，从裂纹沟槽内可以看到该裂纹长时间受介质冲刷的痕迹。泻出的介质已磨去了初始开裂时形成的锋利边缘，而下裂纹下尖端仍较锋利，外壁裂纹仍呈爆口开裂时的情形。由于介质的流向由下往上，并且上裂纹的外壁已被邻管吹去一部分，这两个因素可以解释上下裂纹沟槽的这种差别。从上下裂纹沟端的形貌可以分析出，该泄漏点已经开裂了很长的一段时间，并且在裂纹形成后，几乎没有扩展。在泄漏点的上部同一根管，为第二个爆口。爆口为开天窗式的外翻，爆口边缘明显胀粗减薄，厚度为3mm左右，原管壁厚度6.5mm，并且未爆破的其余部位发现鼓包，明显为过热爆管。管子截面已胀粗呈椭圆型。经过分析认为，该爆口为管子下部泄漏后，导致该处长期过热所致。【案例评析】对泄漏管所在的下联箱进行了内窥检查，在联箱内找到异物，为两块4040mm的用于固定锅炉水冷壁下联箱底部加热管的方形铁片以及用于底部加热管端部的圆形铁片。对于原始泄漏点的泄漏原因，分析如下。由于水冷壁管入口异物堵塞，导致水冷壁管内流量减少，质量流速降低，含汽率增大，冷却能力下降，泄漏位置为燃烧区域的看火孔附近，泄漏点为弯头外侧（向火侧），该处热负荷较高。由于介质由下往上流动时，水的密度较大，不易改变方向，向弯头内侧聚集，而汽的密度较小，在水的挤压下，向弯头外侧聚集。管内汽水混合物在弯头处容易出现沿炉管整个横截面局部的汽水分布不均，特别是在管内介质流量减少导致流速降低、含汽率较高的情形下。一旦出现局部的汽水分布不均，蒸汽在此处含量急剧增大，在高热负荷下以及质量流量较小的情况下，管壁和蒸汽之间的液膜局部被蒸干，局部区域无介质冷却，出现局部膜态沸腾，该小区域的管壁温度飞速上升，管壁温度可达700800，甚至更高。水冷壁局部区域在如此高的温度下，材料自身的抗拉强度下降，在管内介质压力作用下，出现水冷壁管壁的龟裂。而在其他区域，由于仍有汽水混合物的冷却，材料仍保持相当好的塑性。因此，开裂只限制在局部，而不发生整个管口的完全爆裂。在裂开后，汽水混合物特别是蒸汽从裂开处泻出，局部膜态沸腾的条件被破坏了，泻出的汽水混合物给开裂处的水冷壁以足够的冷却，温度迅速从700800降至350400，并且一直保持在这个温度，而在这个温度下材料抗拉强度较开裂时高，因此裂纹无法进一步扩展。从发生局部膜态沸腾、升温、开裂到泄漏介质冷却金属管壁的整个过程，材料自身相当于经历一次热处理。对于同一根管上方的第二个爆口，是由于该根管下部泄漏后，流量较少导致的过热所致。该爆口的泄漏导致炉膛灭火、汽包水位无法维持直至紧急停机。计算表明，水冷壁管发生开天窗式的泄漏时，泄漏量很大，单根水冷壁管完全爆开已可使锅炉汽包水位无法维持。【案例警示】1清理出导致爆管的固定铁块，同时对泄漏管区域进行全面检查，包括宏观和测厚以及取样检查，换管4处：一处为看火孔弯头，一处为过热爆管处，另一处为折焰角处（该处为取样，结果材料无异常），另一处为看火孔处第3根管的弯头，由于后墙右角第3、4根的泄漏，吹损了水冷壁右墙的管子，因此对右墙角部被吹损的管子（未穿孔）进行了补焊。2由底部加热管的固定铁块松脱导致的水冷壁爆管事故，2004年7月19日已发生一次。由于设计和制造的原因，以及底部加热管运行时不可避免存在的振动，使得底部加热管固定铁块的松脱导致水冷壁流量减少成为影响水冷壁安全运行的重要威胁。建议在下次检修中，应对此部位重点检查，修复不牢固铁块，清理出联箱内已松脱的铁块，确保机组安全运行。第 3 页 共 3 页