【干货】各型锅炉存在的普遍性缺陷实例分析

2.3  哈锅产超超临界锅炉

哈锅产超超临界锅炉为引进MHI技术生产，水冷壁采用垂直水冷壁结构，采用进口节流孔调节冷却工质流量，达到冷却工质与炉膛热负荷匹配。

(1)水冷壁横向裂纹

哈锅产超超临界锅炉水冷壁存在较严重的横向裂纹问题，横向裂纹分局部裂纹与密集横向裂纹。其它存在水冷壁横向裂纹的锅炉还有俄罗斯进口的直流锅炉，其水冷壁采用垂直水冷壁多次上升方式；旋流燃烧器前墙布置的汽包锅炉后墙与侧墙后部；某厂二台四角切圆燃烧的汽包锅炉也检查发现了密集横向裂纹。局部裂纹一般扩展较快，在较快的时间引起裂纹贯穿泄漏。密集横向裂纹的深度不深但裂纹密集，往往与炉膛结焦、高温腐蚀伴生。产生水冷壁横向裂纹的锅炉主要是水冷壁垂直布置的直流锅炉和存在局部热负荷严重过高的大管径水冷壁管锅炉。横向裂纹产生的原因主要有结构与固定有关的应力集中，及运行中出现的交变应力引起的疲劳；或者是长期受应力或交变应力，在腐蚀性烟气中发生的应力腐蚀引起或腐蚀疲劳；水冷壁壁温偏高以及壁温波动。导致水冷壁存在应力的原因有炉膛局部负荷高，炉膛局部结焦与高温腐蚀，炉膛吹灰导致的局部吸热增加等引起的壁温差，导致的管壁附加热应力，水冷壁防腐防磨喷涂破损后，也导致水冷壁不同区域吸热存在较大区别，会加重附加热应力；水冷壁因结构布置，焊接与刚性梁束缚等引起局部存在较大的应力，在水冷壁管薄弱处出现应力集中；蒸汽吹灰带水及吹扫引起的壁温波动也是横向裂纹产生与扩展的原因；局部热负荷高或受热面冷却不足引起壁温高等。腐蚀是由于低NOx燃烧器引起的水冷壁区域还原性气氛强导致的，还原性气氛越强烟气的腐蚀性越大；材料的耐腐蚀性能越差，烟气腐蚀速率越快；管壁温度越高，腐蚀速率越快。

哈锅产超超临界锅炉产生严重横向裂纹的主要原因有：垂直水冷壁导致的壁温偏差大以及由此引起的局部水冷壁壁温较大幅度波动。壁温偏差存在二个原因，炉内热负荷分布不均导致局部水冷壁壁温偏高，特点是高温区域较广，壁温分布较平滑；冷却水量与热负荷不匹配，高温区域较窄、壁温分布陡峭，原因与水冷壁供水管流量偏小有关，可能在水冷壁分配集箱存在杂物或阻碍水流均匀的结构；带节流孔的水冷壁，节流孔径分布不合理，导致水冷壁冷却水量与炉膛热负荷分布存在较大的偏差，导致局部水冷壁壁温偏高。

燃烧器布置切圆直径过大，导致炉膛水冷壁处烟气还原性较强，锅炉存在高温腐蚀较强与结焦状况。在燃烧低熔点煤时，炉膛结焦较严重。如一台1000MW级锅炉掉大焦，导致捞渣机链条拉断；不同电厂的二台600MW级锅炉燃烧低灰熔点煤时结焦严重，导致干式除渣机无法运行。

横向裂纹严重的位置以AA风上部吹灰器区域；中间集箱进出口弯头处，特别是下部弯头处。局部裂纹主要发生在中间集箱下部安装焊缝处。

哈锅产超超临界锅炉水冷壁横向裂纹分布与壁温分布偏差重合度高；而前墙布置燃烧器的锅炉水冷壁横向裂纹与结焦及高温腐蚀区域重叠度很高。

(2)受热面节流孔堵塞

哈锅产超超临界锅炉受热面堵塞以节流孔堵塞为主。有节流孔堵塞、水冷壁节流孔结垢以及大的异物堵塞。由于节流孔孔径较小，小尺寸的杂物以及成团的氧化皮、锈皮与泥沙等都可以引起堵塞，大大地增加了换热管堵塞的几率。早期爆管主要以堵塞为主。与其它类型锅炉一致还存在大集箱内遗留的较大物件在运行中移位，堵塞换热管进口，如减温器破损部件、汽轮机破损部件等；水冷壁中间集箱出口管弯头较多，容易堆积遗留杂物，引起水冷壁过热；丝状杂物结团堵塞；新建机组杂物清理管控不严，引起节流孔堵塞、甚至直管段堵塞造成短期超温过热爆管；未清理干净或上游集箱内的杂物带入进口集箱，引起节流孔堵塞。个别电厂未发生节流孔堵塞一段时间后，轻视汽水系统杂物检查和清理；个别电厂检修规程不合理，检查和消缺时采用不恰当的工艺引入杂物等，如切削片、纤维丝状物、碳化纤维团以及切割铁水片等；个别电厂换热管对接焊缝质量差，存在较大的焊瘤，引起冷却工质流量偏低，同时容易导致异物堵塞。

处理方式是加强安装过程以及检修过程的清洁化施工管理，杜绝异物进入汽水系统；优化检修工艺，淘汰会引起异物进入汽水系统导致堵塞的检修工艺；加强检修时、特别是早期检修时集箱异物清理，清理时应兼顾上游出口集箱的异物检查与清理。

哈锅产超超临界锅炉水冷壁结垢堵塞也很普遍，在化学水处理方式不当时，所有锅炉无一例外产生。处理方法进行给水加氧处理，控制给水出口Fe2+离子浓度。

(3)顶棚密封不严

哈锅产超超临界锅炉顶棚密封采用浇铸密封，换热管悬吊在受热面集箱上，或者个别管伸出悬吊，换热管与顶棚间存在自由运动。在运行中由于换热管屏晃动等，浇铸密封很容易破坏，导致炉顶密封包内严重积灰，顶棚处存在烟气走廊；炉膛压力控制较高时漏烟气严重，控制较低时炉膛漏风较大；炉内换热管屏的晃动传递到炉外，是造成异种钢接头开裂的重要原因；其它如高再中间弯头悬吊管定位块焊缝开裂，也与这种密封方式引起的悬吊设置有关。

处理方式：采用耐高温的柔性浇铸料密封。可以明显改善炉顶小包内的积灰，但不能消除炉内晃动等传递至炉外的缺陷。

(4)水冷壁冷灰斗角部密封焊缝开裂

锅炉水冷壁冷灰斗角部密封焊缝开裂普遍，快的在一年左右发生，慢的在3~4年后发生。原因为冷灰斗前后墙为斜坡结构，侧墙为垂直结构，在角部前后墙与侧墙水冷壁折弯至下集箱处产生较明显的三角形密封鳍片。由于存在膨胀量与膨胀方向上的差异，导致密封焊缝容易产生裂纹，发展到母材形成泄漏。

对锅炉的损害在于不及时发现裂纹及开裂，会导致角部区水冷壁管泄漏，并吹损前后墙及侧墙水冷壁，引起相隔较远的水冷壁管同时出现中间集箱下部水冷壁管过热爆管。

(5) 燃烧器烧损

哈锅超超临界锅炉燃烧器出现严重的烧损现象，浓淡相燃烧器都发生过烧损。有些厂集中在淡相，有些厂集中在浓相。烧损的主要原因是燃煤黏结性较强，易在燃烧器喷嘴体内沉积；同时燃煤挥发分较高，发热量较高，积粉容易发生自燃；煤灰灰熔点较低，自燃的煤粉易结焦或在燃烧器喷口结焦；燃烧器设计不合理，喷嘴体存在涡流区，易发生煤粉沉积；燃烧器分浓淡相，一相堵塞时并不能提高堵塞区域的局部风速，无法起到积粉自吹扫的作用；制粉系统启动时磨出口风量与风温都较低，对黏结性较强的煤粉易产生沉积；制粉系统监测手段不够，无法及时监测到煤粉沉积、自燃，无法及早发现引起烧损扩大。

处理方式：适当增加一次风速，加强一次风喷嘴处壁温监测。

燃烧器还存在一次风管与二次风箱接口法兰根部开裂问题。原因是法兰根部进行了加工，导致根部应力集中、根部强度低导致开裂。

处理方式对法兰根部进行加强。

2.4. 东锅产超（超）临界锅炉

东锅超临界与超超临界锅炉都为引进日立-巴布科克技术生产，其缺陷基本一致。主要有：

(1) 高温腐蚀

高温腐蚀程度较哈锅产超临界锅炉轻，但在掺烧高硫煤时也会产生严重地腐蚀减薄。

(2) 节流孔堵塞

东锅产超（超）临界锅炉的屏过、高过设计有节流孔调整换热管内冷却蒸汽流量与烟气热负荷匹配，达到缩小换热管壁温分布偏差的目的。早期锅炉发生的主要问题也是节流孔堵塞问题。但其节流孔一般设置在进口集箱开孔处，杂物堵塞程度没有哈锅产锅炉严重，但存在堵塞杂物在集箱内窜动问题。

处理方式与前一致。

(3) 大屏壁温分布偏差大

东锅产超（超）临界锅炉的屏式过热器仅设计一级受热面、吸热面积较大，单级受热面温升较大；且屏式受热面以吸收烟气辐射换热为主，换热管间吸热偏差较大，依靠节流孔很难将壁温偏差控制在较小水平；锅炉负荷变化时，辐射传热的比例存在明显的变化，在低负荷时辐射换热比例明显增加。这些都导致屏过出口壁温存在较大的偏差，屏式过热器壁温偏差过大是东锅产超（超）临界锅炉的主要缺陷。当锅炉炉膛偏低时，会导致屏过吸热偏多，锅炉减温水流量偏大，导致屏过出口汽温难以控制，出口壁温容易产生超温。

处理方式设计时确定合适的炉膛高度，减少运行时减温水流量，减少屏过吸热比例；调整燃烧器配风，与煤粉量匹配，消除炉膛出口局部烟气O2浓度较低、烟温较高及壁温较高的状况；加强炉膛吹灰，增加水冷壁吸热，降低炉膛出口烟气温度；控制屏过出口汽温在合适水平，减少二级减温水流量。

(4) 出口CO浓度偏高

东锅产超（超）临界锅炉燃烧器为HT-NR3煤粉燃烧器，锅炉降低NOx浓度的性能较好，炉膛结焦与高温腐蚀都不太严重。但缺点是炉膛出口烟气O2浓度偏低时容易出现CO浓度偏高的状况，有时空预器进口烟气CO浓度达到几千上万ppm的水平。一旦CO浓度超过2000ppm，其引起的不完全燃烧损失与飞灰含碳未燃尽损失相当。

处理方式是适当提高炉膛出口烟气O2浓度。

2.5  上锅产超（超）临界“∏”型锅炉

上海产600MW级超超临界锅炉江苏仅安装4台，与超临界锅炉炉型较相近，仅过热器布置存在差异。其性能表现好。存在的主要问题为：

(1) 二侧再热汽温偏差

高温再热器出口汽温二侧存在较明显地偏差，低温再热器与高温再热器吸热偏差在经过交叉后出现重叠，增大了高温再热器出口汽温偏差，经过多轮的燃烧调整，对再热器出口汽温偏差虽有降低，但高再二侧汽温偏差仍在10℃以上，低再吸热偏差使得二侧出口汽温偏差约10℃ 。

处理方式，目前采取优化吹灰的方式，对高再吸热较大的一侧屏过、高过少吹灰，对吸热少的一侧高再多吹灰；对低再可以布置声波吹灰器，对吸热少的一侧多吹灰。长久可以在掌握高再出口壁温分布后，优化换热管选材来被动接受。

上锅产超临界锅炉安装较多，运行时间较长，缺陷暴露较清楚。主要有：

(1) 内壁氧化皮大面积脱落

(2) 高过进口集箱出口T23钢接头焊缝开裂

末级过热器进口集箱的短管对接焊缝开裂多，多次出现泄漏；多台锅炉在大小修时对T23钢接头进行大范围割掉重焊，发现裂纹的比例较高，有的一次处理焊缝多达百个以上；在处理后有的焊缝重新开裂。

原因为：

T23材料焊接工艺不成熟，存在焊接缺陷；管系刚度较强，膨胀不畅，强制对口等。

处理：加强焊缝检查，及早发现裂纹并进行处理；重新焊接时严格按制造厂T23焊接工艺控制；有的对进口集箱进行改造，取消T23材料。

(3) 水冷壁下集箱出口鼻型弯宽鳍片裂纹

配水冲渣系统的锅炉在投产早期造成多次爆管。原因为：原因为水冲渣系统出现堆渣，高温渣烘烤落渣口下部；宽鳍片冷却差，与水冷壁管存在较大的膨胀差；焊接不合理，存在单面焊、焊接端部不收口等。

处理措施：优化焊接工艺，避免单面焊、焊接端部不收口；在宽鳍片上开膨胀吸收槽，端部打止裂孔；采用耐火浇铸料对落渣口下部覆盖等。已基本消除。

(4) 大风箱角部密封焊开裂

大风箱角部密封与水冷壁管焊接处多次出现裂纹，发生过泄漏。在每个电厂同类型锅炉都发生，包括上锅产300MW级、135MW级锅炉也有发生。原因是由于水冷壁与风箱膨胀差引起的应力在风箱角部集中，大风箱角部存在立板与支撑梁等刚性强的结构不变形，导致膨胀由焊缝吸收。

处理：在角部水冷壁焊接覆板，风箱角部不与水冷壁管直接焊接；在角部焊缝处对立板、支撑梁开槽，吸收膨胀差。