锅炉高温过热器超温爆管事故分析与治理研究

摘要：由于受到氧化皮脱落以及氧化皮堆积等影响，容易引起锅炉高温过热超温爆管事故，对锅炉的正常运行带来不良影响。基于此，本文对锅炉高温过热器超温爆管事故进行分析，并提出积极转变观念、修编运行操作规程、改进低负荷工况气温控制方式等措施，希望为更好治理锅炉高温过热器超温爆管事故提供参考。

关键词：锅炉高温过热器；超温爆管；事故分析；治理措施

锅炉在运行过程中，一旦出现高温过热器超温爆管事故不仅会带来严重的经济损失，而且还会造成严重的人员伤亡，所以要根据目前提出的一系列基本要求，积极采取有针对性的措施，保证各环节施工的有序开展。所以本文结合某锅炉运行现状，对其高温过热器超温爆管事故演变过程进行分析，并总结引起该事故的原因，这样才能够及时提出有针对性的措施，避免造成更加严重的后果，以此来保证高温过热器超温爆管事故的处理效果。

1锅炉高温过热器超温爆管事故分析

1.1锅炉设备使用现状

长安益阳发电有限公司#2机组为300MW亚临界一次再热煤电机组，锅炉型号为HG—1025/18.2-YM、配套汽轮机型号为N330-16.7/537/537，未配置40%容量的旁路系统（机侧有5%容量串级旁路）。该机组于2001年12月投产，截至2023年10月底累计运行103920小时，累计启停次数109/108。锅炉末级过热器受热面原设计规格有Ф54×8、Ф51×9、Ф51×8、Ф51×7.5，材质有TP-347H、SA-213T91、12Cr2MoWVTiB、 12Gr1MoVG。2021年计划性检修期间，对原12Cr1MoVG管段进行材质升级为SA-213T91，规格φ51×8；对每屏第1、2根原12Cr2MoWViB进行材质升级为SA-213T91，规格分别为Ф54×8，Ф51×8。

1.2事故分析

2023年10月7日-11月9日进行年度C级检修，期间末过、屏过及联箱未进行换管检修，10月24日晚班上水进行水压试验，10月25日试验合格。

2023年11月9日#2机组进行开机，锅炉于9日16：00点火，10日00：31汽轮机冲转，06：57并网，08：03负荷升至60MW，10：34负荷升至150MW。11日正常运行，日最高负荷195MW、最低负荷88.9MW，日发电量321万kwh。12日正常运行，日最高负荷200MW、最低负荷88.3MW，日发电量282万kwh，晚高峰后按调令进行启停调峰，12日23：24发电机解列。启停调峰期间汽轮机保持3000转运行，锅炉保持F2、F4油枪及所对应的A2、A4燃烧器运行，发电机解列时主蒸汽压力4.25MPa、温度427.26℃、流量12.28t/h; 再热蒸汽压力0.06MPa、温度418.83℃。13日5：41机组再次并网，并网时主蒸汽压力6.01MPa、温度459.6℃、流量54.86t/h， 再热蒸汽压力0.11MPa、温度432.07℃；05：51机组负荷升至32.7MW时投入一级减温水，此时主蒸汽压力6.15MPa、温度477℃、流量120t/h，一级减温水流量最大13.9t/h，减温水温128℃；06：03机组负荷升至62MW时，同时投入左、右两侧二级减温水，此时主蒸汽压力6.08MPa、温度503℃、流量209t/h，左侧二级减温水最大流量7.99t/h，右侧二级减温水最大流量7.91t/h，减温水温125.8℃（给水泵出口水温）；06：55机组负荷升至120MW，09：40负荷升至180MW，10：20负荷升至300MW，之后负荷按调度运行。

13日15：00机组负荷300MW，锅炉主蒸汽压力14.98MPa、温度535.5℃、流量898.36t/h，再热蒸汽压力3.03MPa、温度536.82℃。15：00主值班员曾振发现炉膛负荷突然增至215Pa，炉管检漏显示报警，13、15点显示100%，其它多处点显示70%以上，给水流量超出蒸汽流量50t，值长徐伟光下令立即降负荷，派值班员陈科志、潘正前往就地查看，通知检修人员进行检查，并汇报公司主要领导。因凝汽器水位持续下降，15：05值长徐伟光下令降负荷至145MW，主蒸汽压力降至7.3MPa。15：20锅炉专业人员现场确认末级过热器发生爆管。13日22：19机组解列停机。

2引起锅炉高温过热器超温爆管事故的原因

#2锅炉末级过热器局部氧化皮脱落、堆积，换热恶化，造成受热面短期超温爆管。根据锅炉运行现状以及调查研究结果，锅炉起压（0.15MPa）后的升温升压过程中，从末过壁温监测可知，不同管屏间的汽水蒸发时间偏差较大，超过1小时，说明管内余水、烟气温度场均存在较大偏差[1]。开机至30%负荷以前，汽流分配偏差大、烟气充满度差偏差大，在投入减温水时汽温存在较大波动，需要密切关注壁温变化，必要时采取降温运行等措施。紧接着第二日机组负荷65MW时投入二级减温水后，34-1测点温度上升，最高至606℃，说明此处换热恶化，内壁有氧化皮脱落。所幸运行人员在570℃时及时发现，并采取停磨、升负荷来降温、增加蒸汽流量等措施，该处壁温在10：20开始降至正常值，说明此时管道内已疏通，换热正常（如图1所示）。

此外，机组负荷升至32.7MW时开始频繁投退一级减温水，最大流量达13.9t/h，调门开度在5%以内，而机组负荷升至62MW时，开始频繁投退左、右侧二级减温水，最大流量达7.9t/h，调门开度在5%以内[2]。由于此时燃烧充满度差、烟气温度偏差大，叠加蒸汽流量低、汽流分配不均、减温水控制精度差和雾化不好，壁温对减温水投退较为敏感，造成氧化皮脱落，如图2所示。

3锅炉高温过热器超温爆管事故的治理措施

3.1积极转变观念

治理锅炉高温过热器超温爆管事故时，需要积极转变观念，在观念上强调定期维护和预防性检查，而不仅仅是应对故障，在此基础上要实施严格的运行参数监控，及时进行设备性能评估，并根据实际情况调整燃烧工况和给水参数，还要引入在线腐蚀监测、智能热电偶等先进的检测技术和控制系统，这样不仅可以实现对过热器状态的实时监控，而且还可以提前发现异常[3]。同时，提升操作员和维修人员的专业技能，使其理解设备的工作原理和可能的问题，能够在发现异常时做出正确的判断和处理，并利用风险评估方法，识别导致超温的关键环节，制定相应的应急预案和应急响应机制。此外，严格执行锅炉操作规程和安全规定，确保所有操作都在规定的范围内进行，减少人为失误，并将每次事故视为学习的机会，分析原因，查找漏洞，不断优化操作流程和维护策略。还要遵守相关的锅炉安全法规，确保所有工作符合行业标准，避免因为违法行为导致的安全隐患，这样可以从源头上减少锅炉高温过热器超温爆管事故的发生，以此来提高锅炉的安全运行水平。

3.2修编运行操作规程

修编锅炉高温过热器超温爆管事故的运行操作规程时，要重新审查现有的操作流程，识别导致超温的潜在风险点，收集历史数据和事故案例，了解超温爆管的典型表现和影响因素。根据风险评估结果，更新规程中关于过热器温度控制的章节，明确操作极限、报警阈值以及正常运行范围，并强调在高温条件下维持稳定燃烧和给水温度的重要性，包括调整燃烧调节器、燃烧空气量、燃料配比等。还要添加预防性维护程序，比如定期检查过热器表面温度、腐蚀情况、管道完整性等，做好设定设备运行时间的限制，防止长时间高温运行[4]。此外，明确在发现超温警告时的操作流程，如立即调整燃烧参数、停炉检查、通知维修团队等，并指导操作员如何正确记录和报告此类事件，以便后续分析和预防。还要制定针对超温爆管的应急预案，包括紧急停炉、切换备用系统、通知应急服务等步骤，及时更新操作手册和培训材料，确保所有相关人员都熟悉新的操作规程和应急流程，并定期进行模拟演练，确保员工在实际操作中能迅速执行规程。由于规程属于一个动态的过程，特别是随着技术进步和经验积累，需要定期进行修订和更新，这样可以促使修编的运行操作规程更加针对性和实用性，以此来降低锅炉高温过热器超温爆管的风险。

3.3改进低负荷工况气温控制方式

在治理锅炉低负荷工况下高温过热器超温爆管事故时，改进气温控制方式的关键在于优化燃烧与给水调节策略。首先，在低负荷时，调整燃料供应，采用分级燃烧或微分燃料控制，以保持燃烧的稳定性和热量输出，利用低负荷下的余热，通过热交换器或者烟气再循环来提高热效率，降低过热器的负荷。根据负荷变化实时调整给水量，保证过热器的蒸汽质量，并避免过热，还要引入动态给水模型，根据蒸汽流量、压力等参数自动调整给水流量，确保过热器温度测量准确，及时获取实时数据以便调整，并实施温度实时监控系统，一旦达到预警范围，立即采取行动[5]。其次，使用PID控制、自适应控制或者模糊控制等先进技术，实现精确和快速的温度控制，在低负荷期间对过热器进行更频繁的检查，早期发现并修复可能出现的问题。此外，低负荷时，水蒸气分压较低，此时会减少腐蚀，但仍需关注腐蚀防护措施的有效性，在整个过程中药根据改进后的控制方法，修订操作规程，明确低负荷时的温度目标、允许波动范围及异常处理流程，并对操作人员进行新控制方法的培训，确保其可以理解和掌握低负荷工况下的气温控制策略。在此基础上，不仅可以有效降低锅炉在低负荷工况下的过热风险，而且还可以提高系统的稳定性和安全性。

3.4完善壁温超温管理

治理锅炉高温过热器超温爆管事故时要完善壁温超温管理，安装高质量的热电偶和测温元件，对过热器的壁温进行实时监控，确保数据准确无误，并利用计算机控制系统（CPS）或分布式控制系统（DCS），实现自动报警和记录功能，一旦超过设定的临界温度，立即触发警报。根据设备制造商的推荐和锅炉设计规范，严格控制过热器的正常工作温度范围，避免长时间高温运行，对运行参数进行定期检查和调整，如蒸汽压力、流量等，确保它们在安全范围内，还要定期进行锅炉吹灰和清洗，减少积灰对传热效率的影响。此外，定期进行过热器的管子检查，包括表面裂纹、腐蚀、磨损等情况，及时发现并修复可能的问题，提升操作人员的技能，让其了解高温过热器的特性和可能的风险，以便正确应对突发情况[6]。根据实际运行经验，不断更新和优化锅炉操作和维护规程，以此来适应工况变化和新技术，并建立针对超温事故的应急响应预案，对高温过热器进行定期全面检修，及时更换损坏或性能下降的部件，这样可以有效降低锅炉高温过热器超温爆管的风险，确保锅炉系统的稳定运行。

4结语

对引起锅炉高温过热器爆管事故的原因进行分析，以便提出有针对性的解决对策，同时还要满足实际要求，保证锅炉的正常稳定运行，避免出现氧化皮脱落等问题，为锅炉的安全性、稳定性提供保证。

参考文献：

[1]张海，程翔，金莎莎，等.某电站锅炉包墙下集箱疏水管泄漏原因分析[J].科技与创新，2022，（17）：72-74+81

[2]张志强，安冬冬，曲同良，等.大型火电机组过热器爆管原因分析[J].山东电力技术，2021，48（10）：75-80.

[3]金敏华，刘献良，赖云亭，等.12Cr1MoVG高温过热器爆管失效分析[J].电力科技与环保，2021，37（05）：42-45.

[4]王瑶，符文祥.超临界机组锅炉过热器氧化皮脱落原因分析及研究[J].新型工业化，2020，10（11）：18-21.

[5]王林，王红雨，高景辉，等.1000 MW机组蒸汽管道氧化皮吹扫工艺研究[J].热力发电，2020，49（02）：93-98.

[6]李德立，王恩禄，诸育枫，等.切圆燃烧п型布置燃煤锅炉高温对流过热器与再热器热偏差分析与布置优化[J].锅炉技术，2019，50（05）：1-6.

作者简介：王登（1985.10-），男，汉族，本科，湖北随州，工程师，研究方向：锅炉运行管理