1、設備情況簡介
    勝利電廠兩臺DC670/13.7-8A型鍋爐為東方鍋爐廠生產的超高壓中間再熱自然循環固態排渣爐，單爐膛，Ⅱ型布置。爐膛四周、后豎井兩側墻和水平煙道兩側為膜式水冷壁，在爐膛上部垂直布置了輻射式大屏過熱器，爐膛出口及水平煙道，依次布置了半輻射式后屏過熱器、高溫過熱器和高溫再熱器，頂部為膜式頂棚過熱器；尾部煙道豎井由中隔墻分成前后兩個煙道，前豎井布置了低溫再熱器，后豎井布置了低溫過熱器，前墻、中隔墻、后墻及頂部都布置有膜式包墻過熱器。省煤器分兩組分別布置在前后尾部豎井下面，采用單級布置，順列排列的形式，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機、秸稈顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
    鍋爐設計燃用晉中貧煤，配兩套中間儲倉式鋼球磨制粉系統，采用四角切圓直流燃燒，#1、#3角對沖，#2、#4角相切，形成(b736mm假想中心切圓，氣流呈逆時針旋轉。
    2爆管泄漏情況
    勝利發電廠一期兩臺670t/h鍋爐，由于設計因素、安裝質量、燃料低劣、運行調節等多種原因，經常發生爆管泄漏。1993年-1998年統計數據見表1。
    從導致爆管的原因看：磨損爆管26次、超溫爆管25次、材質及焊接缺陷9次、應力拉裂及其他19次。
3、綜合治理的主要內容
    針對以上存在的問題，為解決煤粉鍋爐泄漏爆管，成立了防磨防爆治理小組就上述問題進行攻關治理，綜合分析泄漏爆管原因，確定解決方案。
    3.1針對省煤器磨損爆管的研究與改造
    勝利發電廠省煤器設計為光管式，投運以來爆漏問題一直閑繞著電廠的正常發電，多次發生泄露造成機組停運。停爐檢查發現磨損相當嚴重，省煤器由于結構原因爆管后只能堵掉不能更換，這樣就成了新的煙氣走廊，造成惡性循環，使這些部位更容易發生爆管。
    通過對國內外各種省煤器型式進行對比分析，與光管等其它管型相比高溫釬焊鎳基滲層螺旋肋片管具有以下優點：(1)肋片與基管壓熔焊成一體，焊接牢固（焊著率在95%以上），接觸熱阻極小，基管強度得到加強；(2)單位長度管材所擴展的表面積更大，在傳遞相同熱量時體積小，螺旋肋片管束的換熱能力要比光管束的換熱能力高出125%-220%；(3)煙氣在肋片表面形成附面層，并產生小渦流區，大的飛灰顆粒不會碰撞基管，能改善煙氣對基管的沖刷；(4)肋片的節距、厚度、高度等參數在一定范圍內可以選擇，設計的自由度較大。
    鑒于螺旋肋片管具有以上諸多優點，勝利發電廠在省煤器改造中選用了螺旋肋片代替光管的技術方案。
    通過熱力計算確定基管尺寸4)38×5mm，肋片高度hf=15mm，肋片間距Sf=11.0mm，肋片厚度φ=2mm，基管采用20C鋼管制造.mJ片材料為08AI，管束采用錯列布置，改造后總重量75.4噸。
    勝利發電廠鍋爐省煤器改造以來，運行情況良好，停爐檢查未發現省煤器管有明顯磨損，未發現嚴重的結灰現象。經測試，省煤器表面溫度降低了5-8℃，排煙溫度下降約4-7℃左右。
    3.2高溫過熱器、高溫再熱器管材升級改造
    3.2.1問題的分析
    勝利發電廠鍋爐高溫過熱器和高溫再熱器均為立式結構，材質為鋼研102( 12Cr2MoWVTiB)。自1993年以來高溫過熱器，高溫再熱器區域連續發生16次爆管，爆管部位均發生在管排最外圈下部彎頭迎風面上，爆口處宏觀呈現出長期過熱脆性失效特征。同時爆口附近內外壁均存在較厚的氧化產物，其分布特點為越接近下部彎頭越厚，向火面較厚，背火面較薄，其中在彎頭向火面內壁氧化物厚度達1-2mm。氧化物為黑色致密物質，有金屬光澤，經取樣化學分析主要成分為四氧化三鐵。在爆口附近切樣做金相檢查發現，材料的金相組織為鐵素體+貝氏體+碳化物+鈦化物，與供貨狀態組織相比已發生了很大變化，其特征為貝氏體條紋已消失，晶界和晶內析出碳化物聚集張大，在晶界上呈連續鏈狀。同時發現管材外壁m現晶界微裂紋，具體表現為氧化沿晶界發展，深入基體內部4-5個晶粒。
    綜合以上各種現象和數據分析可知，高溫過熱器、高溫再熱器區域爆管是運行中該區域管壁溫度超過設計溫度，使管壁氧化減薄嚴重、金相組織改變，機械性能下降而造成的。
    3.2.2管材升級的必要性及選材
    3.2.2.1管材升級的必要性
    高溫過熱器、高溫再熱器所選用的鋼研102安全裕度偏低。鋼研102是一種低合金貝氏體型耐熱鋼，主要采用鎢鉬復合固溶強化，釩鈦復合彌散強化和微量硼的硬化，在小于600℃的工況下該鋼具有優良的綜合力學性能，抗氧化性能及組織穩定性。該鋼種在620℃時熱強性較好，甚至達到某些鉻鎳奧氏體鋼的水平，但抗氧化性能急劇下降，其3000h的單位面積增重為242g/m2，年腐蝕率為0.15mm/a，故近年來有關資料中已將其最高推薦使用溫度由620℃降為600℃。我廠高溫過熱器、高溫再熱器管排向火面計算管壁溫度為600℃，而在運行中經常達到620℃，致使管材內外壁氧化腐蝕嚴重，在運行5萬小時割管檢查時發現內壁單位面積增重1200g/m2，氧化速度遠大于0.15mm/a。同時在形成致密的氧化物層之后，嚴重地阻礙了管壁的傳熱，使管壁溫度進一步升高，超溫幅度加大，在較短的時間內使金相組織發生變化導致機械性能下降，不能滿足使用要求。
    3.2.2.2選用T91管材的原因
    a、T91鋼是改良型的9CrIMo高強度馬氏體耐熱鋼，與鋼研102相比較其合金成分有了較大的提高。T91鋼不僅具有高的抗氧化性能和抗高溫蒸汽腐蝕性能，而且具有良好的沖擊韌性和高而穩定的持久塑性和熱強性能。在使用溫度低于620℃時該鋼的許用應力高于奧氏體不銹鋼，完全滿足我廠高溫過熱器、高溫再熱器區域的使用要求。
    b、該鋼種合金含量遠低于18-8系列不銹鋼，有較好的性能價格比。
    c、具有優良的導熱系數和較小的線膨脹系數，具有較好的異種鋼焊接性能。
    3.2.3管材升級方案
    在現場進行了大量的割管檢查和金相實驗之后，確定高溫過熱器、高溫再熱器區域存在的超溫區位于底部迎風面彎頭之上6米的區域內，因此僅對該區域的管材進行了更換，這樣既保證了改造效果又降低了改造費用。針對T91鋼合金含量高且施工中存在大量異種鋼焊接的情況，合理的選用了與T91鋼合金含量相近的低氫型TCS-9CB焊絲，采用丁在管道內部充氬保護、焊后立即熱處理（24小時內進行）等工藝解決了氫致裂紋及焊道根部成型不良等難題，保證了改造方案的成功實施。
    3.3提高尾部受熱面抗磨能力的方法
    布置在鍋爐尾部煙道的低溫過熱器、低溫再熱器、省煤器吊拉管、后水冷壁吊拉管、前包墻吊拉管、中隔墻上部管道等受熱面的爆管原因主要是由于飛灰的機械磨損和局部的煙氣走廊引起的磨損。對此提高防磨能力的最佳途徑是選擇合適性能的防磨材料進行噴涂防磨和加裝合理的防護裝置
    我們通過對比分析和篩選，最終確定使用CT-IOOO型耐磨耐腐蝕涂料。該涂料的主要組份有粘結劑、陶瓷粉、超微粉、抗磨粒子等，具有耐高溫、抗沖蝕、耐腐蝕、粘結性好、與管子有良好的膨脹匹配性、良好的導熱性能、涂層表面應光滑以防積灰等優點。
    耐磨涂料是利用壓縮空氣將涂料在室溫下噴涂到管子表面，涂層經室溫固化后，隨爐溫升高而凝結，在高溫下形成陶瓷結構，有極高的耐磨性。冷噴涂不會造成管子的熱變形。
    3.4三次風反切改造消除受熱面局部超溫
    勝利發電廠鍋爐在運行中爐膛出口溫度甲乙側偏差高達150℃以上，自投產以來，后屏過熱器、高溫過熱器乙側發生過12次超溫爆管。我們認為四角切圓燃燒鍋爐爐膛出口煙氣殘余旋流是引起水平煙道甲乙側煙溫、煙速偏差的根本原因。為消除殘余旋流造成的爐膛出口溫度偏差大，勝利發電廠對兩臺鍋爐進行了三次風反切消旋改造。
    三次風反切改造后，高溫過熱器前煙溫場試驗表明煙溫場的均勻性大為提高，甲乙側平均煙溫偏差小于50℃，最高煙溫950℃，這對防止后屏過熱器、高溫過熱器局部超溫爆管將起到積極作用。反切改造后對鍋爐燃燒與飛灰可燃物沒有不利影響。
    3.5對爐外管道泄漏的防治
    爐外管道的泄漏治理也是我們重點考慮的問題之一。爐外管道泄漏主要原因有管道腐蝕、管材本身缺陷和焊接質量。我們加強了對爐外管道的全面定期檢查，對水冷壁下聯箱排污管座、加熱管座、各部輸水管座進行了結構改造；對腐蝕減薄管道、老化管道進行管材更換或升級。
    在機組運行過程中出現的局部管道泄漏我們采用強壓注膠堵漏技術進行消漏。強壓注膠堵漏技術是根據泄漏部位的形狀加工一個合適的耐壓腔式結構，利用高壓注膠設備將密封膠體注入阻止泄漏的一種臨時防泄漏方法。這種方法實現了不停機消除漏點的可能，效果好，適用面廣，尤其在高溫、高壓部位、易燃易爆場合更是有其得天獨厚的優勢。
4、綜合治理效果
    勝利發電廠對超高壓煤粉鍋爐進行防泄漏爆管綜合研究治理，取得良好效果，通過近幾年的治理，兩臺670t/h煤粉鍋爐泄漏爆管停機次數由原來的平均13次／年降到4次／年以下，鍋爐安全經濟性得到了極大提高。