本文摘要：摘要：本文重點分析了電站鍋爐過熱器超溫爆管問題，闡釋了鍋爐受熱面失效原理，根據流動以及傳熱的特點，找出導致超溫爆管的根本原因，針對于超溫爆管提出具體解決措施。 關鍵詞：電站鍋爐;過熱器;超溫;爆管;成因 1超溫爆管的理論闡釋 超溫爆管通常情況下是
摘要：本文重點分析了電站鍋爐過熱器超溫爆管問題，闡釋了鍋爐受熱面失效原理，根據流動以及傳熱的特點，找出導致超溫爆管的根本原因，針對于超溫爆管提出具體解決措施。
關鍵詞：電站鍋爐;過熱器;超溫;爆管;成因
1超溫爆管的理論闡釋
超溫爆管通常情況下是金屬管壁的溫度工況高于允許溫度范圍內，導致金屬管失去正常效果。探析造成超溫爆管的原因，應從金屬管壁的壁溫入手。
公式(1)中展示了對金屬管壁壁溫造成影響的因素主要包括兩方面：一是蒸汽側;二是煙氣側。根據傳熱學相關理論，影響金屬管壁壁溫的因素在于煙氣側的熱負荷q和蒸汽側的對流換熱系數α2。
2蒸汽側放熱系數α2對金屬管壁壁溫造成的影響
2.1物性參數B影響放熱系數α2的具體原因
觀察電站鍋爐能夠發現，導致過熱器溫度變化、蒸汽壓力的原因在于以下兩方面：
(1)如果負荷出現變化，那么電站鍋爐同一過熱器的壓力將伴隨溫度的變化而發生改變，負荷增加隨之帶動溫度壓力的增大，壓力增大將導致B值上升，從而造成α2增大;反之壓力降低導致B值下降，α2降低。
(2)如果負荷相同，處于電站鍋爐各個部位的換熱器將呈現出P、T明顯不同的狀況，順著蒸汽流向P呈現下降趨勢，T呈現升高趨勢，所以導致B產生下降。這種狀況下將造成放熱系數α2降低，影響到對流換熱效果。
2.2流量影響放熱系數α2的具體方面
流量影響放熱系數α2有必要結合以下幾方面考慮。首先，分析運行角度，負荷發生變化將導致放熱系數α2發生改變;其次，管屏間的流量分配也將影響到局部區域的放熱系數α2。
2.2.1負荷變化影響放熱系數α2的具體方面
外界負荷發生變化也將導致蒸汽流量發生一定改變，外界負荷一旦增加，過熱器的蒸汽質量流量將隨之提高，α2也隨之增加。這種狀況下出現過熱器爆管現象，很大程度上是由于煙氣側的熱流密度q發生變化。(首先要將外部因素排除在外，例如異物堵塞等因素)
2.2.2流量分配影響α2的具體方面
2.2.2.1設計因素影響流量分配
當金屬管內流動單相液體時，多種因素將會對并列管子間流量分配產生影響，導致流量分配不均勻。舉例來說，聯箱連接方式的區別、并行管圈間重位壓頭的區別、管徑差異、查毒差異等因素。此外，吸熱不均也將直接造成流量分配不均。
2.2.2.3減溫水系統設計不符合科學性影響流量分配
一些鍋爐再設計噴水減溫系統的過程中，通常采用一只噴水調節閥用于對一級噴水總量進行控制，設計兩個噴水回路。這種狀況下，當左右兩側的燃燒工況、汽溫產生的偏差過大，將造成工質變化不同、吸熱不均勻，從而影響到流量分配，減溫水系統不能通過調整左右側噴水實現兩側汽溫的平衡。
3煙氣側熱負荷q對金屬管壁壁溫造成的影響
3.1爐內燃燒工況因素
爐內燃燒工況發生變化具體是指運行過程中爐內煙氣動力場以及溫度場出現偏移現象。導致這種現象的原因包括人為因素和結構設計因素。
3.1.1結構設計因素
目前，在我國大容量鍋爐中通常采用四角布置切圓燃燒技術較為常見，當爐內煙氣在屏過底部位置依然存在殘余煙氣，煙氣旋轉將造成煙氣偏置、蒸汽場偏置現象。應用右旋切圓燃燒技術，爐膛上部受到輻射的受熱面(分隔屏過熱器，后屏過熱器)，按照爐膛寬度方向工質溫升呈現出左邊高、右邊低的現象，如果采用左旋切圓燃燒技術，則溫升特點恰恰相反。一旦汽水系統設計不科學，將造成出口汽溫出現偏差，嚴重情況下會引發爆管。殘余旋流依然存在的情況下，煙氣速度場、溫度場、流量場均有可能出現偏差，這將導致各個受熱面熱流密度q隨之產生改變，對局部地區管子安全性造成隱患。
采用右旋切向燃燒方式，考慮到依然存在殘余旋流，將造成上爐膛左側氣室內煙氣運動過程中產生較大阻力，導致左側氣室煙氣出現停滯狀態，或者與殘余旋流發生碰撞，產生煙氣渦流，造成左側煙氣充滿程度過大，對流換熱系數增強。這種情況下，一旦兩側輻射情況相等，左側熱負荷將明顯過高。左側受熱面的工作條件將進一步惡化。
鍋爐水平煙道內的對流過熱器受到屏區吸熱不均勻的影響，導致進入對流煙道的煙溫并非一致，右邊溫度高、左邊溫度低，加之爐膛上部左右兩側氣流阻力不同，右側流向的煙氣流量增多，造成水平煙道內沿著爐寬方向出現明顯的右高左低的熱負荷分布狀況，右側過熱器管子存在較大安全隱患。
3.1.2人為運行因素
人為運行因素是影響爐內工況的重要因素之一。如果燃燒調整不當，或者燃燒成分出現變化，都將影響到過熱器壁面熱負荷出現變化。當燃料的低位發熱量提升，理論燃燒溫度以及爐膛出口煙溫隨之提升，造成爐膛結渣現象，導致過熱器壁溫熱負荷提升。燃料量不變的情況下，一旦增加水分，煙溫將隨之降低，煙氣體積迅速增大，造成過熱器出口汽溫增高。過熱器熱負荷明顯產生改變。
3.2高壓加熱器投入率因素
調查發現，目前我國大容量機組的高加投入率并不高，有些機組處于停運狀態。一旦高壓加熱器停運將導致鍋爐給水溫度隨之降低。運行過程中發現，向300MW、600MW的機組投入高壓加熱器，將提高其水溫，停運高加會對鍋爐負荷產生影響，為了使負荷不受影響，有必要增加燃料量。這種方式不僅增加了機組運行費用，同時增加過熱器熱負荷q，造成管壁超溫。高加的投入率偏低成為引發過熱器爆管的又一重要因素。
4結論
(1)導致超溫爆管最主要的原因是管壁的溫度工況，管外熱負荷q和管內工質的對流換系數α2是決定管壁溫度的重要因素。
(2)管內對流放熱系數α2由管內工質流量決定，主要受到流量分配是否均勻、是否有異物阻塞、焊接指廊、減溫器設計等因素的影響。
(3)管外熱負荷q的設計必須考慮到均勻和穩定的煙氣速度場、流量場和溫度場。高加的投入率也會對過熱器保管產生重要影響。
參考文獻：
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