0、概況
    溫州發電有限責任公司一期工程共2臺125MW單元制機組，鍋爐為上海鍋爐廠生產的SG -420/13.7-M417型超高壓自然循環一次中間再熱煤粉爐，分別于1990年12月和1991年7月投產。鍋爐主要技術參數如表1所示。
    鍋爐再熱器分為低溫再熱器和高溫再熱器2級。低溫再熱器逆流布置在尾部煙道豎井中；高溫再熱器順流布置在水平煙道對流過熱器后，共104排，排間距為90mm，每排為由7套管組成的U型結構，分別連在進口集箱和出口集箱上。高溫再熱器管材為X12CrMb91，規格為∮42×4.5mm。
    再熱蒸汽的溫度控制以煙氣擋板調節為主，以設在低溫再熱器進口前管道上的微量噴水裝置作為細調。在高溫再熱器進口前管道上還設有事故噴水裝置。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、高溫再熱器爆管情況
    某年3月，2號爐運行中發生高溫再熱器管子爆泄。經停爐檢查，發現爆管發生在高溫再熱器左起第53排第5套管（由外圈向內數，下同），距U型下彎頭約200mm處直管段，并吹損相鄰數根管子。爆破口縱向長50mm，最寬處為5mm，管子有明顯的脹粗現象，即由原來的∮42mm脹粗到∮55.8mm，U型彎頭外表面有多條縱向裂紋。尤為異常的是，在該管及相領的左起第54排第5套管內部，發現有大量黑色粉末狀異物，2根管子的下彎頭部分已經被這些異物完全堵塞。第54排第5套管同樣也有脹粗和彎頭表面縱向裂紋，只是未爆管。
    同年5月及12月1號爐和2號爐又分別發生高溫再熱器爆管事故。經過檢查，與3月爆管情況非常相似，爆破的管子均有明顯的脹粗現象和彎頭表面縱向裂紋，同時在爆破管及部分相鄰管中發現了黑色粉末狀異物。3次爆管分布情況如表2所不。
2、爆管原因分析
    爆管發生后加強了對高溫再熱器管的監視，并利用每一次停爐機會對高溫再熱器管進行外觀檢查，又多次發現并處理了已經被異物堵塞但還未發生爆泄的高溫再熱器管，避免了爆管造成的非計劃停運。綜合分析這些管子以及已經發生爆泄的管子（如表2所示），可以發現以下規律：
    (1)所有管子下彎頭內部均被大量黑色粉末狀異物堵死，汽流無法通過。單根管內異物總量約在1000～1500 g左右。
    (2)所有管子均集中發生在高溫再熱器管排的中間部分，即左起第48排至第56排（高溫再熱器一共104排）。
    (3)所有管子均集中發生在管排的第6或第7套管（由外圈向內數）。而同管排的其他套管經檢查均未發現異物堵塞現象。
    (4)管子外觀均有不同程度的脹粗現象，嚴重的管子彎頭部分外表面有縱向裂紋。
    從管子外觀、爆破口形狀及金相分析結果來看，屬于過熱爆管。對黑色粉末狀異物進行化學分析，主要成分為鐵氧化合物。
    分析爆管原因的關鍵在于找到沉積在U型彎頭內的鐵氧化物的來源。經分析，共有兩種可能性：一是鐵氧化物來自爆破的高溫再熱器管本身；二是鐵氧化物來自于高溫再熱器上游其他設備。以下對兩種可能性進行具體研究分析。
2.1對高溫再熱器受熱面的分析
    如果鐵氧化物來自高溫再熱器管本身，即由于設計或運行等原因造成高溫再熱器局部管子超溫，會使管內氧化膜疏松而脫落，并最終堵塞U型下彎頭，造成汽流阻斷，過熱脹粗直至爆管。經過計算，單根高溫再熱器管子如果減薄0.1mm.就會產生超過1000 g的鐵氧化物。由于目前一般測厚儀的精度為0.1mm，再考慮制造上的誤差，所以不能通過測量管子壁厚的簡單辦法來判斷鐵氧化物是否來自于管內氧化膜的疏松脫落，而只能通過試驗方法來確定。
    在對1號爐進行了高溫再熱器壁溫試驗中，共設置高溫再熱器進口煙溫測點20組，有代表性的高溫再熱器壁溫測點65組，并在50% N100%負荷范圍內多個工況條件下進行了試驗。通過對試驗數據的分析，得出以下結果：
    (1)除其中1個工況平均煙溫達到793.4℃外，其他情況下高溫再熱器進口平均煙溫均低于設計值790℃。雖然存在局部煙溫偏差，但總趨勢是下層高于上層；右側高于左側。最高煙溫并不是出現在高再中間部位。
    (2)試驗結果顯示同排管子中，壁溫最高的是第7套管．而非第5、第6套管。
    (3)根據上海鍋爐廠計算書，高溫再熱器計算壁溫為569℃。從試驗來看，滿負荷情況下，壁溫超過569℃的管子較普遍，但絕大多數均未達到X12CrlVb91材料的使用溫度650℃。而且壁溫分布呈現右側高左側低，這與進口煙溫分布相對應。
    綜上所述，基本上可以排除鐵氧化物來自高溫再熱器管本身超溫造成的可能性。因為，即使個別管在一定工況下存在超溫，發生爆泄的也應該是壁溫較高的右側管子，而且應該是壁溫最高的第7套管。這顯然與事實不符。
2.2對高溫再熱器上游設備的運行分析
    1號爐大修期間，曾利用內窺鏡對高溫再熱器進口集箱進行檢查，集箱內壁清潔無雜物。經分析，鐵氧化物可能來源于高溫再熱器進口集箱前的上游設備，理由如下：
    (1)從以往的鍋爐水冷壁割管檢查看，由于缺乏啟停監督及停爐保養不夠規范，鍋爐結垢速率較高，且垢的成分以鐵氧化物為主。
    (2)發生高溫再熱器爆管前一段時期，機組運行不是很穩定，啟停次數較多，且升降負荷頻繁。這樣，部分附著不是十分堅固的氧化鐵垢（特別是在停機過程中產生的垢）在機組啟動或大幅度變負荷情況下發生脫落，被蒸汽帶到下游設備，并在汽流速度較低部位發生沉降。
    (3)汽流中夾帶的固體顆粒發生沉降的條件是汽流速度低于沉降速度。所以沉降產生的部位，應是局部汽流速度最低的地方。再熱蒸汽質量流速較低，且高溫再熱器具有U型下彎頭等易產生分離沉降的結構，符合沉降條件。高溫再熱器進口集箱為兩端進汽，出口集箱為兩端出汽，從汽流速度分布來看，中間部分為整個高溫再熱器管排汽流速度最低的部分，也就是最容易發生沉降的部位。
    (4)從高溫再熱器進口集箱的結構（如圖1所示）來看，同一管排中，第5、第6套管從集箱的引出口是最低的。蒸汽從上游系統攜帶來的鐵氧化物雜質最易沉積在第5、第6套管內。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
3、分析結論及對策
    通過上面分析，可以得出如下結論：400 t/h鍋爐高溫再熱器爆管的原因是由于缺乏啟停監督及停爐保養不夠規范，造成鍋爐結垢。再加上啟停和升降負荷頻繁，部分附著不是十分堅固的氧化鐵垢發生脫落，被蒸汽帶到下游設備，并在汽流速度相對較低的高溫再熱器中間部分位置較低的第5、第6套管內發生沉降，堵塞管子，最終造成過熱爆管。為此采取了以下對策：
    (1)加強了化學監督的力度，特別是加強和規范啟停期間的化學監督和停爐保養工作。
    (2)加強管理，加大設備整治力度，保證機組穩定運行，減少啟停次數。
    (3)對鍋爐進行化學清洗。
    (4)利用停機機會，加強對高溫再熱器重點管排的檢查，及時發現已經被異物堵塞的管子，防止爆管造成非計劃停機。（檢查的方法主要有外觀看是否脹粗、有無過熱痕跡以及用火把加熱有無氧化皮爆裂等）。
    采取以上措施后，2臺鍋爐至今未再發生高溫再熱器爆管事故，也未再發現被異物堵塞的管子。高溫再熱器爆管問題得到了根治。