一起水泥窑纯低温余热锅炉爆管原因分析张薇薇茅正东徐海斌（南通万达锅炉有限公司技术中心，南通226006）摘要：纯低温余热发电技术，已在水泥行业被广泛应用，据统计采用余热发电的生产线已达到50%。与此同时，余热锅炉所在运行过程中也产生了一系列运行问题，其中蒸发器爆管成为较为常见的问题之一。所以，对爆管样品进行各项分析，找出原因，并提出预防措施很有必要。主题词：纯低温；水泥窑余热锅炉；爆管；胀裂1爆管问题概述西北某水泥窑纯低温余热发电厂，其发电锅炉分窑头和窑尾两部分，设计配备4500KW发电机组。窑头锅炉额定蒸发量为10.5t/h，额定蒸汽压力为1.25MPa,额定蒸汽温度为360℃；窑尾锅炉额定蒸发量为15.5t/h，额定蒸汽压力为1.25MPa,额定蒸汽温度为315℃。烟气主要成分为粉尘、SOX、NOX、CO2。锅炉爆管部位在窑尾末级蒸发器底部水平炉管，经调查，截止爆管发生该炉共运行了1000小时左右，而且爆管时间为停炉两个月后重新启用时，爆管处烟气温度为225℃，锅炉运行压力为1.25MPa,爆管规格为φ42×3.5mm，材质为20GB/3087。2爆管分析步骤爆管发生后，即对该管爆裂处及附近管段进行了初步分析，主要进行了宏观、化学成分、力学性能及金相组织检验，具体检验如下：2.1宏观检查发现该爆管爆口沿管子轴向开裂，爆口一端止于接近焊口的部位，另一端在母材上横向撕裂呈“人”字形爆开。爆管内壁存在一层厚约0.1mm红黑色氧化物，爆管外壁存在一层厚约0.2mm红黑色致密氧化物，整个爆口长约145mm，爆口最宽处约16mm，爆口中部有一定的涨粗现象（具体部位见下图1，具体测量数据见表1），爆口边缘粗糙且减薄不明显，爆口边缘最下厚度为2.9mm。该爆管初步判定为脆性断裂。图1爆管爆口尺寸及管径测量位置示意图管径测量位置测量数值（mm）图1中A点42.3图1中B点42.8图1中C点43.9图1中D点45.2图1中E点42.1表1爆管管径尺寸测量数据2.2化学成份分析对爆管取样进行了化学成份分析，分析结果与GB3087-2008《低中压锅炉用无缝钢管》对比，发现所用材料化学成份符合相关标准要求（具体见表2）。化学成份（质量分数）%CSiMnSP爆管实测化学成份0.200.230.520.0020.007GB3087-20080.17~0.230.17~0.370.35~0.65≤0.015≤0.025表2爆管实测化学成份与标准对比2.3力学性能对爆管取样进行了力学性能检验，检验结果与GB3087-2008《低中压锅炉用无缝钢管》对比，发现所用材料抗拉强度与屈服强度均满足标准要求。（具体见表3）力学检测结果抗拉强度Rm（MPa）下屈服强度或规定非比例延伸强度Re1或RPO（MPa）纵向伸长率（%）爆管实测力学性能52041021.0GB3087-2008410~550≥245≥20表3爆管实测力学性能与标准对比2.4金相组织检验对爆口母材取样进行进行组织检验，检验结果为：铁素体+珠光体，珠光体球化1~2级，珠光体晶粒度6~7，组织呈明显的带状分布（评级标准参照DLT674-1999《火电厂用20号钢珠光体球化评级标准》）。3综合分析该爆管锅炉的运行时间很短，运行温度与压力也不高，化学成分符合相关标准要求，力学性能指标中的抗拉强度在标准范围内且接近标准上限，屈服强度远远大于标准要求。金相组织正常，微观组织未见异常。进一步调查分析，该炉上次停炉期间为一月份，该地区正值严冬，停炉放水时，未将管束内水彻底排尽，并滞留在末级蒸发器底部炉管部分，水冻成冰时发生膨胀，并且钢材由于低温的脆性影响，当膨胀压力超过当时管材强度时造成了管子破裂，所以，该管子破裂应发生在上次停炉期间。4合理化建议在今后的水泥窑余热发电锅炉运行过程中，如遇到冬季停窑式停炉的情况，一定要检查锅炉蒸发器管束，同时用压缩空气对管束进行高压吹扫，明确管束不存在积水，保障锅炉运行安全。