Page 82 - 理化检验-物理分册2022年第六期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202206017

锅炉水冷壁爆管原因

单诗剑,王子豪,刘有龙,孟繁琦,单思珂,刘 忠

( 华北电力大学 能源动力与机械工程学院,北京 102206 )

摘 要: 对某电厂循环流化床锅炉水冷壁的鼓包爆管事故进行了化学成分、 力学性能、 金相检验
和能谱分析, 结合管道及联箱检查对失效管道进行数值模拟。结果表明: 失效管道的化学成分和力
学性能均符合标准要求, 金相检验结果也未见明显异常; 在管道及联箱中发现了异物堵塞和多处鼓
包现象, 数值模拟、 强度校核证实了异物堵塞是造成爆管的直接原因, 同时发现失效管道堵塞时向

火面的局部温度为 550~730 ℃ 。

关键词: 锅炉水冷壁;爆管;异物堵塞;数值模拟

中图分类号: TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 06-0066-04

Causesoftubeex p losioninboilerwaterwall

,
SHANShi j ian , WANGZihao , LIUYoulon g MENGFan q i , SHANSike , LIUZhon g
( SchoolofEner gyPowerandMechanicalEn g ineerin g , NorthChinaElectricPowerUniversit y , Bei j in g102206 , China )

Abstract : Thechemicalcom p osition , mechanicalp ro p erties , metallo g ra p hicexaminationandener gys p ectrum

anal y sisofthedrumburstaccidentofthewaterwallofacirculatin g fluidizedbedboilerina p ower p lantwerecarriedout ,

andthenumericalsimulationofthefailure p i p elinewascarriedoutcombinedwiththe p i p elineandthe j ointins p ection.The

resultsshowthatthechemicalcom p ositionandmechanical p ro p ertiesofthefailedp i p elinemetthestandardre q uirements ,

andtherewasnoobviousabnormalit y inthemetallo g ra p hictestresults.Forei g nmatterblocka g eandmulti p lebul g eswere

foundintheins p ectionof p i p elineand j ointbox.Numericalsimulationandstren g thcheckwereusedtoconfirmthatforei g n

matterblocka g ewasthedirectcauseof p i p eex p losion.Atthesametime , itwasfoundthatthelocaltem p eraturetothefire

surfacewas550-730 ℃ whenthefailure p i p elinewasblocked.

Ke y words : boilerwaterwall ; tubeex p losion ; forei g nmatterblocka g e ; numericalsimulation
锅炉受热面是锅炉热量交换的载体, 其长期处 锅炉。水冷壁爆管口位于该锅炉前墙, 水冷壁管设
于高温、 高压的工作环境, 容易受到各种因素的影响 计材料 级 别 为 SA210A-1 级, 规 格 为 50.8 mm×

而出现失效现象。据统计, 在锅 炉的失效事故中, 4.19mm ( 外径 × 壁厚), 水冷壁工质进口压力为 13

70%均为受热面失效 [ 1 ] 。受热面失效的主要原因有 MPa , 进口温度为292℃ , 爆管前水冷壁管已累计运

长时或短时温度过高、 腐蚀、 疲劳、 结垢、 磨损等, 且 行了 63571h 。

这些失效的受热面都有较为明显的特征和 失效机 由锅炉车 间 提 供 的 数 据 可 知: 该 锅 炉 近 半 年
理 [ 2 ] , 大量文献对这些受热面失效的原因进行了分 未 发 生 过 超 负 荷 运 行, 半 年 平 均 负 荷 率 为
析 [ 3-7 ] , 但对于异物堵塞造成的受热面失 效 的 研 究 74.85% ; 锅炉给水为母管给水, 切泵时未发生过给
较少。 水压力不 足 的 现 象; 锅 炉 水 冷 壁 管 无 壁 温 监 测 系
某电厂发生爆管的锅炉为 CFB ( 循环流化 床) 统; 锅炉底 部 床 层 和 炉 膛 烟 气 出 口 处 设 有 温 度 监

测系统, 底部 床 层 温 度 为 850~910 ℃ , 炉 膛 烟 气
收稿日期: 2022-01-04
出口处温度约为 880 ℃ 。
项目基金: 国家自然科学基金资助项目( 51676070 )
为查明该锅炉水冷壁爆管的原因, 笔者对失效
作者简介: 单诗剑( 1997- ), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为水
冷壁失效、 重金属迁移 管及其相邻管进行了理化检验, 并对传热过程进行

通信作者: 刘 忠, liuzhon g 6789@sina.com 了数值模拟。
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