垃圾电厂焚烧炉受热面频繁爆管原因分析及解决措施

陈麒年

【摘要】焚烧炉是垃圾电厂的重要设备，通过将垃圾投入焚烧炉焚烧，从而获得电能。但由于焚烧炉长期处于工作状态，导致容易因为受热过多造成晶体组织变化，耐温性能下降，进而造成受热面腐蚀，进而出现爆管现象。焚烧炉爆管成为困扰垃圾燃烧发电企业经济发展的重要问题，分析受热面爆管现象及原因有助于应用具有针对性的措施进行优化，提高发电企业的经济效益。

【关键词】垃圾电厂；焚烧炉；爆管；原因；解决措施

垃圾焚烧炉受热面频繁爆管成为困扰垃圾燃烧发电企业长期稳定发展的主要问题，由于焚烧炉在运行过程中会产生灰尘、烟气等物质，灰尘会粘在外护瓦上，烟气会冲蚀管子外部，对受热面造成一定腐蚀，导致其性能实失效，进而诱发爆管。因此，分析垃圾电厂焚烧炉受热面频繁爆管原因非常重要，有助于对其做好相应预防措施，减少爆管概率。

1.爆管现象和原因分析

1.1常见爆管类型

根据垃圾电厂数据统计，垃圾焚烧炉爆管位置多位于高温过热器或低温过热器的迎风面，这与垃圾焚烧灰尘多、烟气多有一定关系。因为烟气的腐蚀性较大，在长时间使用后，会影响机械元件性能，导致元件换热效果降低，引发管子外壁承受较大的高温烟气热应力，进而产生局部过热腐蚀。特别是迎风面，出现明确的弹坑，该位置的金属出现大面积剥落减薄。比如，某个垃圾电厂在某台焚烧炉运行两年后，采用测厚仪对金属管壁进行测量，发现管壁厚度下降到2.5mm以下，无法满足焚烧炉正常运行。具据垃圾电厂统计，焚烧炉爆管频次规律为：运行一年半前，未发生爆管停炉检修时间；运行一年半至两年半时间内，平均每3个月发生一次停炉检修，每次检修时间为3天左右；运行两年半以上，爆管频次变得不规律起来，大概2到3个月发生一次，检修时间也是3天左右^[1]。由此来看，受热面管壁腐蚀减薄是造成焚烧炉爆管事件的主要原因之一，因为它刚发生爆管的时间恰好临近2年，正是焚烧炉受热面管壁减薄阶段。

1.2受热面爆管原因分析

第一，结合焚烧炉受热面爆管规律可以得出受热面管壁腐蚀剥落是造成该现象的主要原因之一。而受热面管壁腐蚀剥落与垃圾焚烧烟气有直接关系，因为垃圾焚烧烟气中含有HCl、SO₂、NO_X等酸性气体，导致烟气混合物的熔点较低^[2]。当焚烧炉内的温度达到650℃以上时，这些混合物会附在受热面迎风侧，引起局部过热腐蚀。另外，管外壁的蒸汽吹灰区域也容易出现腐蚀穿孔现象，会引起管束金属壁变薄。这样一来，当管子外壁长时间承受高温烟气时，会造成管内压力升高，不利于换热，最终引发受热面爆管。

第二，高温过热器材料质量低也是造成爆管的重要原因。一般来说，垃圾电厂的高温过热器的材质为20g合金钢材，这类材质的过热器能够承受450℃以内的温度，在常规环境下能够保证焚烧炉的安全性。但如果出现超温现象，则很容易导致爆管。而过热器由于长时间使用，导致积灰影响到过热器的散热效果，造成炉内温度超出450℃，然后引起爆管。在电厂发生爆管现象后，检修人员发现高温过热器管束明显石墨化，因此，过热器材不良也是造成爆管事故的重要原因。

第三，高温过热器积灰严重，影响过热器散热效果。电厂为了增加过热器受热面积，会选用管束间隙较小的高温过热器，这样能够改善焚烧炉的吸热效果。但是，过小的管束间隙容易造成灰尘积累，增加清灰难度，容易在超高温运行状态下发生爆管。另外，煤的材质也会对积灰造成影响，当煤炭燃烧的灰尘量过大时，会增加爆管故障发生概率。

第四，疏水系统效率不高或疏水不彻底也会造成高温过热器出现故障。当疏水系统出现异常时，水蒸汽会进入到焚烧炉炉膛中，就会造成吹灰器周围的烟气含湿量过大，影响到烟气的排除效率^[3]。一般来说，湿度低的烟气更容易排出，而湿度大的烟气会造成质量变大及更容易附着在管壁上，加大对管壁的腐蚀效果，形成“灰墙”，容易造成高温过热器温度高于常规值，进而导致爆管现象。另外，疏水量与焚烧炉管径存在一定联系，如果管径无法满足疏水要求，也会成为引发爆管的重要原因。

2.垃圾电厂焚烧炉受热面运行防范措施

2.1加强运行巡检

运行巡检是及时了解和发现焚烧炉整体情况的重要途径，有助于及时发现管壁是否变薄、积灰等情况，进而采取相应措施进行预防。另外，巡视人员要加强对高温过热器和低温过热器的检修工作，及时监控进出烟温、蒸汽温度及水汽流量，防止事故扩大化。

2.2更换防磨护瓦材质

在巡视了解到焚烧炉的相关情况后，工作人员要及时上报申请更换防护材料，对已不能满足运行要求的部位进行更换，避免该部位成为爆管突破口。例如，当焚烧炉长期运行后，会造成飞灰堆积在护瓦表面，对护瓦造成高温腐蚀，这样会加快管壁腐蚀速度，导致过热器管道失去保护。这时候就需要更换护瓦材质，使用更耐高温和耐腐蚀的材料，延长过热器的使用寿命，就能减少爆管爆发可能性。例如，可以将06Cr19Ni10材质更换成SA240 347H，就能提高防护材料的耐高温性和耐腐蚀性。

2.3定期清理积灰

根据调查发现，积灰管束的导热系数远低于未积灰的管束，由此可以发现飞灰堆积会造成导热系数降低，进而影响过热器性能和焚烧炉热效率。另外，飞灰堆积还可能会对烟气通道造成堵塞，形成局部烟气走廊，对周别管道造成损坏，影响焚烧炉正常运行。因此，需要选择合适的方式定期清理积灰，避免飞灰在护瓦、管壁表面积累，对管束通流面积造成影响，这样就能降低爆管的可能性。

2.4采用系统工作方法

对垃圾焚烧炉进行全方位分析是有效降低过热器爆管的重要途径。在这个过程中，相关人员要结合焚烧炉的负荷规模、垃圾处理量、垃圾成分等因素进行全面分析，从而得到较为合适的垃圾投放量，控制好入炉垃圾量，避免焚烧炉出现超负荷运行。另外，还需要对焚烧炉管道进行优化，采用受热面更加全面的CMT堆焊方法，选用强度更高、抗腐蚀性能更强的材料，并注意在安装过程中拉大过热器节距，避免因间隙过小而影响灰尘清理。例如，可以选择INCONEL625和将高温过热器节距设置成250～300 mm。

3.结论

综上所述，造成垃圾电厂的焚烧炉爆管的原因有受热面管壁变薄、灰尘堆积、疏水不良、过热器材质质量差等原因，可以从加强巡视、定期清理灰尘、优化材质等方面提高高温过热器和低温过热器的耐腐蚀性和耐高温性，从而降低受力面爆管的概率。

参考文献

[1]刘泽庆.垃圾焚烧炉蒸发量预测可行性研究[J].节能与环保,2021(6):61-62.

[2]宋剑华.一台垃圾焚烧锅炉低温过热器管爆管原因分析及建议[J].中国设备工程,2021(6):178-179.

[3]苏永禄.关于火力发电厂锅炉低氮改造后高温过热器泄漏事故的分析[J].特种设备安全技术,2021(4):1-2.

作者简介：陈麒年，广西陆川县，汉族，1985年10月24日，科室：生产技术部，职称：（报评中级工程师），学历：全日制大专、函授本科，研究方向：垃圾焚烧炉。