余热锅炉过热器超温问题分析及对策

蒋文焕

摘要：针对余热锅炉普遍存在的过热器容易超温的问题，从过热器运行工况，变形过热器材质分析等方面查找原因，分析危害，提出解决措施。

关键词：余热锅炉过热器 减温器 超温

中图分类号：TK229文献标识码： A

1前言

某钢铁企业为有效利用高炉排放的烟气，在高炉尾部建造了一台余热锅炉，利用锅炉产生的过热蒸汽发电，以降低炼钢成本。余热锅炉型号为Q160/775-50-3.82/450。

锅炉至2009年安装至今，运行过程中一直存在过热器超温现象。2012年全面检验中，发现高温过热器部分管子变形严重。变形量大于一个管径。喷水减温器喷水量远远超过设计值。

2锅炉概述

2.1锅炉主要参数（见表1）

序号 参数名称 单位 数值

1 额定蒸汽温度 ℃ 450

2 额定蒸发量 T/h 50

3 额定蒸汽压力 Mpa 3.82

4 额定烟气量 Nm3/h 160000

5 额定烟气温度 ℃ 775

6 额定喷水减温水量 T/h 5.2

2.2锅炉汽水流程

锅筒→低温过热器入口集箱→ 低温过热器出口集箱→导气管→减温器→高温过热器入口集箱→ 汇汽集箱

2.3锅炉在正常运行工况下实测数据（表2）

序号 参数名称 单位 工况1 工况2 工况3

1 低温过热器出口蒸汽温度 ℃ 409 410 403

2 高温过热器出口蒸汽温度 ℃ 478 489 475

3 高温过热器入口烟气温度 ℃ 990 927 919

4 减温器喷水量 T/h 8.8 8.7 9.5

3主要原因分析

3.1对比表1与表2可知，由于设计工况与实际工况不匹配，高温过热器入口烟气温度一直超温，设计烟气温度为775℃，而实际烟气温度平均达900多摄氏度。按照拉逊——密勒公式进行如下计算：

T1(lgS+C)=T2(lgN+C)

式中：T1 --设计使用温度K;S—设计寿命h; T2--实际壁温K；

N--实际寿命h;C—常数（取20）

经查强度计算书设计，壁温T1=773k，设计寿命S=10000

实际过热器壁温取T2 =788k

lgN =[ T1(lgS+C)/ T2 ]-C

得N=3.499×104h

从计算结果可知，即使实际壁温仅超温15摄氏度，过热器寿命都会受到很大的影响，该炉安装至2012年，刚好三年多一点，和过热器管子严重变形时间相吻合。说明过热器管一直处于超温运行状态，而这个状态对其寿命的影响确实很大。

3.2高温过热器管子材质为12Cr1MoV,经金相检验，发现有过热特征，珠光体球化级别为4级。（金相照片见图片1）

图片1

参考《锅炉安全技术监察规程》及《火力发电厂用12Cr1MoV钢珠光体球化评级标准》、《火电厂金相检验与评定技术导则》，过热器管球化严重，变形量大于一个管径也超过了《锅规》规定范围。

3.3为了调整过热器出口温度，减温器需要大量喷水，造成减温水流量大增，对比表1与表2流量平均增加 3.8 T/h。这会增加减温器温差应力，恶化减温器工作环境。

4问题解决方案

4.1适当降低给水温度

由表1参数可知，给水温度150℃，通过适当降低给水温度，从而降低高温过热器进口蒸汽温度，同时降低过热器入口烟气温度。但由于炼钢高炉尾气中含S份较多，考虑省煤器低温腐蚀，给水温度不能过低。

4.2减少过热器换热面积

减少4排高温过热器管，3排低温过热器管，以减少过热器的吸热量，降低过热器负荷，同时降低减温器温差应力。

4.3在原有减温器基础上串联一个混合式减温器，减轻原有减温器负担。

小结

炼钢企业的高炉尾气因为烟气量不稳定，常常随着企业炼钢产量的变化而变化，所以常常造成利用尾气发电的余热锅炉工况不稳定，其中，过热器超温问题尤为严重。过热器的超温运行对其寿命影响极大，更有可能加重减温器负担，重则酿成事故，轻则导致过热器爆管。因此，如果烟气温度超温，必须适当调整过热器受热面积，减少过热器吸热量，以降低过热器壁温。同时在类似炼钢企业的余热锅炉设计中，建议将烟气负荷余量适当放大。

参考文献：

[1]范从振.锅炉原理[M].中国电力出版社，1986

[2]锅炉安全技术监察规程.新华出版社，2012

[3] 火力发电厂用12Cr1MoV钢珠光体球化评级标准. 中国电力出版社,2004

[4] 火电厂金相检验与评定技术导则.中国电力出版社,2001

[5] 赵钦新.余热锅炉研究与设计.中国标准出版社,2010