某电厂1号机组锅炉连续发生2次后屏过热器爆管事件，均发生在机组停运启动并网后几小时后，总计被迫停运336 h，合计减少发电量0.168GWh，对机组安全、经济运行造成严重影响。

某电厂2×600 MW直接空冷发电机组，锅炉由上海锅炉厂设计制造，亚临界参数、固态排渣、单炉膛平衡通风、四角切圆燃烧方式、紧身封闭、一次中间再热、控制循环、全钢构架Π型汽包炉，型号为SG2059/17.5-M915。过热器系统由顶棚、延伸侧墙和包覆墙过热器、低温过热器、分隔屏过热器、后屏过热器以及末级过热器组成。过热蒸汽共布置两级喷水减温器^[1]。

后屏过热器布置在分隔屏后，共25片，每片由20根并联套管组成，最外圈管径60 mm，其余内圈管径均为54 mm，材料除最外圈底部及最内圈绕管底部材质采用不锈钢SA-213 TP347H，其余材质为15CrMoG、12Cr1MoVG、SA-213T91合金钢。管间纵向定位采用活动连接件，连接件沿后屏高度布置5处。管屏间的横向定位采用流体冷却定位管，冷却蒸汽从延伸侧墙进口连接管道上分4路引出，其中2路作为后屏过热器的横向定位。

2013-03-06T08：15锅炉点火，升温升压；3月7日5：36发电机并网，8：40AGC升负荷至550 MW；16：00 1号锅炉炉管泄漏监测装置发出“炉管泄漏”报警，经检查确定为锅炉炉管泄漏。锅炉降压运行，机组停运。

经检查发现，后屏过热器第19屏的第10根管爆破，为夹屏管，爆口位置位于屏底弯头处。管材材质上部为12Cr1MoVG，下部弯管处为TP347H，规格均为直径54 mm，壁厚8 mm^[1]。爆破口形貌特征如图 1所示。

图 1(Figure 1)

图 1 第1次爆管后屏过热器爆破口形貌

经分析，破口为典型的厚唇形爆破，符合短期过热超温爆管特征^[2]。对爆破管段进行蠕胀测量，发现TP347H管未发生胀粗现象，初步认为爆管原因为后屏过热器在运行过程中管道发生异物堵塞，造成该管工质流通严重不畅，短期严重超温而爆管。对TP347H以及T91弯管进行射线透照检验，发现夹屏管底弯有4处（左数6—8屏，11屏）存在较弱发射，显示这4处有沉积物存在，进一步检测发现第11屏底弯处的沉积物为氧化铁（如图 2），净重5.4 g，但在正常范围内。

图 2(Figure 2)

图 2 第1次爆管T91弯管射线透照

2014-04-06T12：44 锅炉点火，AGC 升负荷至560 MW后，发现炉内泄漏，锅炉降压运行，4月7日机组停运。

经检查发现后屏过热器第7屏第19管U形弯处泄漏并变形。整个管材材质为12Cr1MoV，规格均为直径54 mm，壁厚8 mm，损坏的后屏过热器及后屏过热器爆管断口如图 3、图 4所示。

图 3(Figure 3)

图 3 损坏的后屏过热器

图 4(Figure 4)

图 4 第2次爆管后屏过热器爆管断口

经分析断口仍为短期过热超温爆管特征，初步判断管内可能存在异物，造成该管工质流通严重不畅，使其短期严重超温造成爆管。随后对后屏过热器5、6、8、17—20屏的第18、19弯管，第7屏的17、18弯管等进行射线透照，并未发现异物，如图 5所示。对19—22号管进行蠕胀检测，除爆破处附近，从屏底至顶棚下方400 mm处，没有出现胀粗现象^[3]；检查入口联箱也无任何异物。

图 5(Figure 5)

图 5 第2次爆管T91弯管射线透照

从2次爆管断口特性初步判断均为内部存在异物，造成管道短时超温爆管，但经检查均未发现异物存在。第1次爆管虽然在1根管内发现少量氧化铁，但在正常范围内，因此排除氧化皮脱落及管内存在其他异物导致爆管的可能性。

2次爆管的共同特点为爆管部位处于整个屏的最内圈，如图 6所示；锅炉均在停运一段时间后再次启动；爆管均在机组投入AGC快速升负荷后，且在高负荷下爆管；锅炉停运后均进行水压试验或者停炉后进行快速冷却。因此判断2次爆管的起因类似，具体爆管原因分析如下。

图 6(Figure 6)

图 6 后屏过热器爆管部位

（1） 爆管管束均处于整个屏的最内圈，该处弯度最大，内部易积水，而且相对散热面积较小，积水不易汽化而形成水塞，在启动过程中易造成超温爆管^[4]。

（2） 锅炉水压试验后或锅炉停运后采取强制通风冷却，使得U形管冷却时产生积水。

（3） 锅炉点火一段时间后停运再次点火通风期间，锅炉处于被冷却过程，易造成后屏受热面U形管内积水。

（4） 锅炉启动初期，汽温调整不当，一级减温水过早投入，低负荷汽温波动大，减温水大幅增减而蒸汽流量较小，易造过热器U形管内积水。

（5） U形管内存有积水，在锅炉点火升温升压后，旁路开度及蒸汽流量偏小，管内积水未被完全带走；且爆管位置为分隔屏出口联箱至后屏入口联箱导汽管管口处，该部位由于蒸汽瞬间扩容而压力下降，使得该屏汽循环压差小于其他管排，管内积水不易被带走。接带负荷后，尤其是投入AGC后，负荷上升速度较快，随着上层磨的依次启动，锅炉燃烧猛增，炉膛温度升高，而U形管内积水未完全汽化，形成水塞，运行工况恶劣，造成超温爆管^[4]。

（6） 锅炉启动初期极易超温，参数控制不当会造成大幅度超温，往往会达到极限值以上，待运行一段时间后，各受热面积有一定的灰尘后超温幅度会降低。

从上述分析可知，以上2次爆管主要是运行操作不当以及受系统结构等因素影响，造成后屏过热器U形管内积水，后屏过热器最内圈管束换热能力差，积水不易汽化，形成水塞，随着锅炉负荷增加，尤其在AGC投入后，锅炉负荷大幅增加，炉内温度快速上升，而水塞造成该管循环冷却能力下降，引起该管短期超温爆管^[4]。

针对2次爆管事件，采取以下措施。

（1） 在完成锅炉水压试验后，因主、再热系统疏放水点较少，应从后屏空气门处临时引接压缩空气进行受热面吹扫，通过机侧和顶棚联箱疏水排出U形管内积水。在启动初期应利用高、低旁路进行吹扫，利用压差带出受热面积水。

（2） 停炉后冷却应按照规程^[1]进行，在汽包压力0.8 MPa时进行热炉带压放水，保证受热面烘干，防止管内积水，便于下次启动。锅炉点火一段时间停运后，做好锅炉密闭工作，再次启动时要充分考虑U形管可能的积水，延长启动时间。

（3） 重视锅炉停运操作，锅炉停运末期，若汽温调整不当，汽温大幅度波动将造成减温水大开大关，致使过热器U形管内积水，影响下次启机。

（4） 应控制锅炉每次点火启动的燃料量，以最低的燃料量逐渐升温，必要时先投油后投粉，使炉内受热均匀，同时预留足够的时间，利用烟温烘干受热面内的积水。

（5） 机组点火、冲车、并网时应缓慢升温升压并合理控制接带负荷速度，保证升压速度≤0.06MPa/min，升温速度≤1.5 ℃/min，升负荷速率≤6MW/min。

（6） 锅炉启动初期，应严格控制减温水的投入量，尽量不投或少投；尤其当蒸汽流量较小时，严禁投运减温水。同时在机组整体运行调整中应加强对汽温、壁温的控制，避免超限^[5]。

（7） 机组接带负荷的大小应充分考虑锅炉受热面的应力，并适当延长低负荷向高负荷的过渡时间^[4]。待锅炉运行一段时间（12 h）后再投入AGC，控制升负荷速率≤12 MW/min，以防投入AGC后大幅度升负荷造成超温爆管。

（8） 机组正常运行调整时，应注意煤量与负荷的关系，控制给煤量；运行值班人员应掌握锅炉启动初期易超温、壁温高、汽温偏差大的特性，防止汽温、壁温超限。

（9） 针对后屏第6、7、18、19屏正对导汽管的结构特点，在机组启动过程中应加强对上述屏的壁温监测，完善热工逻辑。如机组启动同一类受热面，壁温差≥50 ℃时发报警并禁止关疏水；后屏出口汽温＞530 ℃时，发声光报警等。同时联系上海锅炉厂到现场进行指导，以确定近年来设计是否有进一步的完善。

（10） 针对后屏过热器内U形管选材裕度偏小（只有45 ℃），在大、小修期间可进行弯头和迎火面管的升级更换。同时从基建到大、小修，每次都应备有金属检查档案和防磨防爆检查记录，以便定期组织进行分析，找出薄弱环节，并采取相应的措施。

采取以上措施后，优化了启动方案，制订了一套标准化的启动技术措施，在后续的3次机组启动中，其中1次进行了水压试验，均未发生爆管现象和后屏超温现象，确保了机组安全稳定运行。