古交電廠600 MW超臨界直流鍋爐四管泄漏分析

趙學(xué)斌，閆俊伏，李 鵬

山西古交發(fā)電廠二期工程鍋爐為哈爾濱鍋爐公司生產(chǎn)的一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行、帶內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)的HG－2000/25.4－YM12型直流鍋爐，鍋爐結(jié)構(gòu)為單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、π型布置、緊身封閉。燃燒系統(tǒng)為30只低NOx軸向旋流燃燒器采用前后墻布置、對(duì)沖燃燒，配置6臺(tái)HP1003/Dyn中速磨煤機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)。

二期工程#3爐于2010年10月27日首次點(diǎn)火，11月19日首次并網(wǎng)發(fā)電，168 h試運(yùn)前發(fā)生6次爐管泄漏(爆管)，168 h試運(yùn)后發(fā)生2次泄漏(爆管);#4爐于2010年11月28日首次點(diǎn)火，1月5日首次并網(wǎng)發(fā)電，至168 h試運(yùn)前共發(fā)生4次爐管泄漏(爆管)。

鍋爐多次泄漏(爆管)造成調(diào)試中斷，嚴(yán)重影響了古交電廠二期工程調(diào)試計(jì)劃的順利進(jìn)行，為分析清楚原因，古交電廠聘請(qǐng)有關(guān)專(zhuān)家，對(duì)二期工程2臺(tái)鍋爐的泄漏(爆管)，從損傷失效類(lèi)型及形成原因兩方面進(jìn)行了分析。

1 爆管位置及損傷方式

古交電廠二期#3、#4爐各次損傷(爆)管位置見(jiàn)表1，表 2。

表1 #3爐各次損傷(爆)管位置

表2 #4爐各次損傷(爆)管位置

2 失效類(lèi)型及產(chǎn)生的主要原因

2.1 #3機(jī)組鍋爐

1)泄漏(爆管)第2次，第3次，第4次，第8次。失效類(lèi)型：短時(shí)過(guò)熱爆破。產(chǎn)生的主要原因：相關(guān)部件內(nèi)有堵塞物造成堵塞。

2)泄漏(爆管)第1次。失效類(lèi)型：短時(shí)過(guò)熱爆破，或向火面鼓包。產(chǎn)生的主要原因：由于相關(guān)管子內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)不暢，與運(yùn)行操作造成管內(nèi)介質(zhì)流量波動(dòng)有關(guān)。

3)泄漏(爆管)第5次。失效類(lèi)型：接管外表面損傷開(kāi)裂，運(yùn)行中擴(kuò)展泄漏。產(chǎn)生的主要原因：試運(yùn)行前，集箱長(zhǎng)接管角焊縫旁外表面已損傷開(kāi)裂，在試運(yùn)中擴(kuò)展泄漏。

4)泄漏(爆管)第6次。失效類(lèi)型：管子在鰭片處受損傷泄漏。產(chǎn)生的主要原因：由于現(xiàn)場(chǎng)鰭片焊接不當(dāng)，造成管子損傷泄漏。

5)泄漏(爆管)第7次。失效類(lèi)型：管子泄漏，相鄰管被沖刷爆漏(開(kāi)天窗)。產(chǎn)生的主要原因：由于水冷壁泄漏，造成對(duì)相鄰高再管的沖刷，致使其減薄爆漏，期間各部件相鄰管之間有相互沖刷損傷情況。

2.2 #4 機(jī)組鍋爐

1)泄漏(爆管)第1次，第3次。失效類(lèi)型：短時(shí)過(guò)熱爆破。產(chǎn)生的主要原因：相關(guān)部件內(nèi)有堵塞物造成堵塞。

2)泄漏(爆管)第2次。失效類(lèi)型：管子泄漏，相鄰管被沖刷泄漏。產(chǎn)生的主要原因：與現(xiàn)場(chǎng)焊接有關(guān)。

3)泄漏(爆管)第4次。失效類(lèi)型：未定，需進(jìn)一步做失效分析。

3 綜合分析

1)#3、#4機(jī)組鍋爐發(fā)生鍋爐受熱面管損傷(爆)管次數(shù)較多，除本次重點(diǎn)研討分析的8+4次案例外，#3機(jī)組鍋爐在前墻中間聯(lián)箱上部偏右位置管子鰭片處又發(fā)生1次泄漏;#4機(jī)組鍋爐高溫再熱器與低溫立式再熱器連接水平管處又發(fā)生一起受熱面管損傷管泄漏。雖然次數(shù)多，但受熱面管損傷失效類(lèi)型比較集中：a)水冷壁、屏式過(guò)熱器短時(shí)過(guò)熱爆破6次。主要原因：鍋爐受熱面(集箱或管子)內(nèi)部有堵塞物，造成堵塞，被堵塞管子短時(shí)過(guò)熱爆破。b)受熱面管在現(xiàn)場(chǎng)鰭片(或密封)焊接處泄漏2次。主要原因：這2次均為現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫，其泄露是由于部件的焊接應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、運(yùn)行后膨脹不暢等因素造成的應(yīng)力開(kāi)裂。

2)在各次事故發(fā)生后，對(duì)其進(jìn)行全面、認(rèn)真的檢查、規(guī)范的修復(fù)至關(guān)重要。這樣可避免已出現(xiàn)損傷(缺陷)的管部件相繼發(fā)生事故，可避免在修復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生新的損傷(缺陷)而造成事故。

3)高再、屏過(guò)管中發(fā)現(xiàn)異物，這是嚴(yán)重的安全隱患，應(yīng)分析其產(chǎn)生原因，并且進(jìn)一步對(duì)同類(lèi)管屏進(jìn)行重點(diǎn)檢查，及時(shí)清除。

4 檢查、檢驗(yàn)建議

針對(duì)導(dǎo)致各次事故發(fā)生的主要原因，為防止(減少)同類(lèi)事故的發(fā)生，專(zhuān)家組經(jīng)充分討論，分部件提出下列檢查、檢驗(yàn)建議。

下列所提出內(nèi)容，如果與現(xiàn)場(chǎng)已實(shí)施的檢查檢驗(yàn)工作項(xiàng)目相重復(fù)，本著保證檢查檢驗(yàn)效果的原則，可再次進(jìn)行檢查檢驗(yàn)工作。但考慮到某些項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行過(guò)檢查，反復(fù)割手孔也會(huì)造成不利影響等因素，并結(jié)合具體情況可適當(dāng)刪減檢查項(xiàng)目。

檢查檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)制定切實(shí)可行的《檢查檢驗(yàn)實(shí)施方案》，認(rèn)真加以實(shí)施。

在檢驗(yàn)工作中，應(yīng)采用先進(jìn)的檢測(cè)手段，選用先進(jìn)、適用的檢驗(yàn)設(shè)備，以力求檢驗(yàn)結(jié)果的全面和準(zhǔn)確。

檢查檢驗(yàn)中如發(fā)現(xiàn)缺陷或異常，應(yīng)視情況擴(kuò)大檢查檢驗(yàn)范圍。

4.1 屏式過(guò)熱器

1)用內(nèi)窺鏡探查屏式過(guò)熱器入口匯集集箱，重點(diǎn)查匯集集箱盲端的根部。

2)用內(nèi)窺鏡探查屏式過(guò)熱器入口小集箱，檢查左右匯集集箱盲端下部所對(duì)應(yīng)的兩端各5個(gè)小集箱，重點(diǎn)是檢查小集箱封堵根部(有手孔的一側(cè))和節(jié)流孔內(nèi)部。檢查過(guò)程和結(jié)果應(yīng)有窺鏡錄像作為證據(jù)。

3)檢查屏式過(guò)熱器管排：重點(diǎn)檢查爐左右兩端各5排，尤其是與小集箱底部正下方管孔對(duì)應(yīng)的管子，查屏式過(guò)熱器U形彎，檢查U形彎兩側(cè)彎頭部分、水平管段的焊口位置以及入口側(cè)垂直管的焊口部分。爐左右各檢查1排夾持管下彎頭。檢查方法：T91管采用拍片檢查，TP347H采用奧氏體內(nèi)壁氧化物磁檢測(cè)儀檢查。

4.2 末級(jí)過(guò)熱器

1)用內(nèi)窺鏡探查末級(jí)過(guò)熱器入口匯集集箱，重點(diǎn)查匯集集箱盲端的根部。

2)用內(nèi)窺鏡探查末級(jí)過(guò)熱器入口小集箱，檢查爐左右兩端各3個(gè)小集箱，重點(diǎn)是檢查小集箱封堵根部(有手孔的一側(cè))。

3)檢查末級(jí)過(guò)熱器管排：重點(diǎn)檢查左右兩端各3排，尤其是與小集箱底部正下方管孔對(duì)應(yīng)的管子，查末端過(guò)熱器V形彎及入口側(cè)垂直管的焊口部分。檢查方法：T91管采用拍片檢查。

4.3 高溫再熱器

1)高溫再熱器管排檢查，隨機(jī)抽查3屏，重點(diǎn)檢查全屏10根管子底部銳角彎處。

2)檢查高溫再熱器全部101屏迎火面數(shù)前3根管的底部銳角彎處。

3)檢查方法采用拍片。

4.4 水冷壁集箱

1)中間集箱出口與垂直簪水冷壁連接引出水平管檢查，檢查數(shù)量為任選一面墻的50%管子，采用割管(200 mm)后用內(nèi)窺鏡檢查。

2)折焰角入口集箱，用內(nèi)窺鏡檢查。

4.5 外表面的宏觀檢查

1)水冷壁、頂棚、包墻等鰭片式受熱面的焊縫檢查，重點(diǎn)檢查拐角、分區(qū)、四角等應(yīng)力集中位置，尤其是焊接不良區(qū)域，有疑問(wèn)時(shí)可加做表面探傷檢驗(yàn)。

2)屏式過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器、高溫再熱器等管排式受熱面檢查，重點(diǎn)進(jìn)行齊整性檢查，有無(wú)亂排、跑管，并觀察管徑是否脹粗。

3)多次發(fā)生爆管的水冷壁引出管爐內(nèi)垂直管區(qū)域，重點(diǎn)檢查管子向火面是否有局部脹粗或鼓包，如有發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。

5 檢查處理后機(jī)組情況

1)#4機(jī)組停機(jī)檢查，僅對(duì)屏過(guò)和末再的管排進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)堵塞物，4#機(jī)組順利于2011年6月5日通過(guò)168 h試運(yùn)，再未發(fā)生爆管和泄漏。

2)#3機(jī)組因時(shí)間緊迫，僅對(duì)屏過(guò)和末再的管排進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)堵塞物，至2011年8月13日未發(fā)生爆管，2011年8月14日凌晨4時(shí)再次發(fā)生爆管停機(jī)，爆管位置在屏過(guò)爐右第1排從內(nèi)往外數(shù)第5根管，打開(kāi)對(duì)應(yīng)鍋爐屏過(guò)入口集箱端部檢查，發(fā)現(xiàn)有金屬屑和雜物，擴(kuò)大檢查范圍，總計(jì)32根集箱中有17個(gè)集箱內(nèi)發(fā)現(xiàn)存有金屬屑和雜物，最大圓形金屬雜物直徑達(dá)25 mm，厚3 mm，經(jīng)清理后，鍋爐運(yùn)行正常。

6 結(jié)論

為了加強(qiáng)電廠防磨防爆工作，降低超臨界機(jī)組的四管泄漏事故，在機(jī)組選型、制造監(jiān)督、調(diào)試與運(yùn)行維護(hù)上采取以下措施。

6.1 機(jī)組設(shè)計(jì)選型、制造監(jiān)督

1)設(shè)計(jì)中盡量不要采用節(jié)流孔結(jié)構(gòu)，即使選用也應(yīng)限制節(jié)流孔徑不能過(guò)小。

2)加強(qiáng)聯(lián)箱或管道與三通對(duì)接焊縫的焊接質(zhì)量控制和檢驗(yàn)。

3)加強(qiáng)水冷壁和包覆過(guò)熱器鰭片焊接質(zhì)量的檢查，嚴(yán)格控制漏焊、虛焊、過(guò)燒和咬邊等缺陷。

4)提高設(shè)備內(nèi)部清潔度的控制要求，原材料內(nèi)壁應(yīng)清潔，防止儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中長(zhǎng)期露天放置，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部生銹，檢查清理制造和運(yùn)輸儲(chǔ)存過(guò)程遺留的雜物，在安裝過(guò)程中對(duì)鉆孔、切割、打磨等工序結(jié)束后，均應(yīng)進(jìn)行清理，聯(lián)箱封口前應(yīng)履行內(nèi)部清潔度驗(yàn)收手續(xù)。

5)對(duì)鍋爐系統(tǒng)的處理，應(yīng)防腐，保護(hù)，酸洗，防止處理不當(dāng)引起管道內(nèi)積聚雜物和銹皮、氧化皮等。

6.2 調(diào)試與運(yùn)行

1)對(duì)有節(jié)流孔結(jié)構(gòu)的鍋爐，建議采用降壓吹管或穩(wěn)壓吹管與降壓吹管結(jié)合的方式，增大吹管系數(shù)，提高吹管質(zhì)量。

2)超臨界鍋爐酸洗、吹管結(jié)束及首次試運(yùn)行(注：鍋爐首次啟動(dòng)最好不要帶滿負(fù)荷)后，應(yīng)對(duì)聯(lián)箱和節(jié)流孔處進(jìn)行檢查。并注意對(duì)系統(tǒng)內(nèi)焊渣、泥沙、金屬碎屑類(lèi)雜物的清理。

3)應(yīng)加強(qiáng)超溫管理。監(jiān)督超溫預(yù)防和控制措施的落實(shí)情況，做好金屬超溫情況的統(tǒng)計(jì)分析工作。

4)應(yīng)進(jìn)一步關(guān)注鍋爐汽水品質(zhì)以及爐管結(jié)垢情況，防止大面積應(yīng)力腐蝕等缺陷產(chǎn)生危害設(shè)備運(yùn)行安全。

5)做好燃燒調(diào)整，降低鍋爐煙氣溫度分布偏差，降低受熱面壁溫偏差。

6)控制鍋爐升降負(fù)荷速率，防止受熱面壁溫發(fā)生大幅度波動(dòng)和瞬間波動(dòng)。加強(qiáng)蒸汽溫度控制，防止很低負(fù)荷時(shí)投用減溫水。

6.3 維 護(hù)

1)加強(qiáng)對(duì)內(nèi)壁氧化皮厚度和氧化皮脫落后堆積狀況的檢查。

2)加強(qiáng)對(duì)有節(jié)流孔結(jié)構(gòu)的受熱面進(jìn)口集箱及其上游出口集箱檢查與清理，加強(qiáng)對(duì)小直徑節(jié)流孔處雜物檢查。

3)加強(qiáng)壁溫測(cè)點(diǎn)維護(hù)，保證運(yùn)行人員監(jiān)視需要。

4)加強(qiáng)鍋爐受熱面，集箱及相關(guān)管系的膨脹檢查，防止膨脹不暢發(fā)生拉裂。

5)加強(qiáng)受熱面防磨防爆檢查，盡早暴露缺陷，減少泄漏和爆管損失。

6)做好設(shè)備改造，提高設(shè)備安全水平。

［1］ 龍會(huì)國(guó)，龍 毅，陳紅冬，等.300 MW機(jī)組鍋爐“四管”泄漏檢修分析［J］.熱力發(fā)電，2010，4(4)：46－48.

［2］ 李培華.鍋爐“四管”泄漏事故發(fā)生的原因分析及對(duì)策［J］.熱力發(fā)電，2005，9(9)：49－51.