第6题：
过热器、再热器管子破坏的机理，壁温超限的原因？如何对其进行保护？
正确答案:
锅炉正常运行中，过（再）热器的工作压力相对于管子的设计应力都是不高的，安全系数较大，设计商按管子工作壁温考虑了相应的材质。但由于金属材料的强度在工作温度超越一定极限后，受温度的影响十分敏感，同时不同材质间的价格差异极大，制造商为遏制锅炉造价总是尽可能用足材质的温度特性，减少高材质金属的用量，使是材质对超温的影响更加敏感。因此，过（再）热器受热面的损坏多因周期性的超温或疲劳引起，而不是压力所致。具体地讲，受热面管子的损坏多开始于管径的增大。金属在长期的应力下会发生蠕变，蠕变速度随工作温度增大而增大并在高到与材质相对应的一定温度后，急剧增大。蠕变使材料强度下降，管径因塑性变形而增粗，管壁变薄；管子受到腐蚀或磨损，也使管壁变薄，管壁的工作应力增大，促进蠕变，其结果也是产生塑性变形和管径增粗，并最终经历多次管径增粗后破坏。当然有的破坏是因材质的缺陷或短时间的过热而破坏的。此外金属材料会因周期性的应力变化而产生疲劳，造成疲劳损坏。经常的原因有吹灰器定位或操作不当使管子受到大的冲击或水滴溅射到管子上产生周期性的热应力；管束安装不当引起振动；膨胀间隙不当产生过大的应力。
引起管壁超温的原因有受热面热负荷高，管内汽侧放热系数小，受热工质温度高，或管壁的热阻大，使管壁处于高的温度下超过管壁金属材质的允许值。因此超温可归为烟侧及汽侧二方面原因。从汽侧而言，管壁温度由蒸汽流经将热量带走来维持。蒸汽带走热量的能力，即汽侧的放热系数是决定于质量流量的，后者又决定于通流阻力系数和压差。在并列管束中，各管间的流量分配决定于各管间的阻力系数分布。管子长度不一，管内径和粗糙度公差、焊口毛刺、弯头失圆、管内异物等，导致通流阻力系数最大的管子就是流量最小的流量偏差管，其壁温高，容易超温。锅炉投运初期进行尽可能多的管子管壁温度测定，就是对导致流量不均匀的制造、安装质量的判别。汽侧另一个原因是管内壁的结垢。水垢的导热系数很小，当管子结垢后，管壁需要通过水垢层的传导才能转移给蒸汽，从而使管壁处于较高的温度。水垢起源于蒸汽带盐，主要由于炉水含盐高，汽包汽水分离器效果欠佳，使饱和蒸汽湿度增大和带盐；喷水减温器的喷水水质欠佳、带盐。水垢导致的超温表现在各管间均匀，通流阻力增加。从烟气侧而言，主要是局部烟温高造成的温差大及局部流速高而导致烟侧放热系数大。二者常常是伴生的，都使局部的受热面热负荷增大。烟气流量决定于受热面前后的压差及通流面积和通流阻力，各并列管束间的流量分配决定于各管间的通流面积和通流阻力系数。如果管束出现积灰、结渣或存在节距不匀，则各管间的通流面积和通流阻力系数不一，局部流量不匀，流量大的部分烟温降落小，流速及烟温高。由此导致的热偏差表现为管子的出口汽温和壁温不均匀。在对冲式燃烧锅炉中，常存在二侧烟温低，中心区域烟温高；在四角切圆燃烧锅炉中，决定于旋转气流在炉膛上部的旋流情况。
锅炉点火初期，炉内燃烧已进行，烟气流经各受热面，水冷壁可由管内的水进行冷却，强制循环锅炉可由炉水泵通过水动力将热量带走。但过热器受热面无蒸汽或流量很小，再热器必须等汽轮机冲转才有蒸汽流动。在此期间必须对过热器、再热器进行保护，使金属壁温低于其许用温度。锅炉启停中控制金属温度升温速率和炉膛出口烟温。这一方面着眼于各部分壁厚方向的温度分布均匀性、各部分之间的膨胀，以限制热应力和机械应力，另一方面是为了保护过热器、再热器的壁温不致超限。对于设计上工况最恶劣的管子加强检测，并在停炉期间对管子进行检查、维修有利于提高运行的可靠性和可用率；检查吹灰器的定位，防止吹灰气流对受热面的损伤，清除积灰堵灰，维持烟气均匀；保证给水、炉水品质，保证汽水分离器的可靠工作，防止结垢发生；在煤种变动期间及时调整燃烧过程的组织，保证炉膛出口温度不致于太高，遏制烟气在炉膛内的偏流，同时十分重要。注意减温水量的变化趋势，及时分析变化原因，通过运行方式的改变作出防范。
