熱電廠鍋爐“四管”漏泄事故淺析

馬志偉

摘 要：該文以元寶山發(fā)電廠#2機(jī)組鍋爐“四管”漏泄治理為工程背景，分析了由于管路應(yīng)力超限、管道腐蝕破壞、管路局部超溫過熱、管材磨損以及檢修治理失控等因素誘發(fā)管路漏泄的原因，并提出相應(yīng)的治理措施。經(jīng)工程實踐檢驗，該文提及的治理措施安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，為熱電廠管路漏泄治理工程提供寶貴的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：元寶山電廠 管路系統(tǒng) 四管漏泄 治理措施

中圖分類號：TK228 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0088-01

熱電廠鍋爐“四管”指的是水冷壁管、省煤器管、過熱器管、再熱器管。由于熱電廠鍋爐管路系統(tǒng)多年運(yùn)行，往往導(dǎo)致“四管”泄露事故，對熱電廠安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。本文對元寶山熱電廠#2機(jī)組鍋爐的管路漏泄事故進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，自1996年2#機(jī)組大修投入運(yùn)行至今共發(fā)生漏泄160次，其中水冷壁125次，占總漏泄的78.1%；省煤器11次，占總漏泄的6.9%；過熱器17次，占總漏泄的10.6%；再熱器5次，占總漏泄的3.1%；其余疏水管座及聯(lián)絡(luò)管漏泄2次，占總漏泄的1.3%。并且這些漏泄有80%造成機(jī)組被迫停運(yùn)。鑒于此，該文對元寶山發(fā)電廠“四管”漏泄的原因進(jìn)行深入分析，并提出合理治理措施，以便熱電廠管理系統(tǒng)安全運(yùn)行積累寶貴經(jīng)驗。

1 “四管”漏泄的原因分析

熱電廠鍋爐的管路系統(tǒng)發(fā)生故障的原因主要包括：應(yīng)力超載、管壁及管件腐蝕、管路局部過熱破壞以及管路磨損和質(zhì)量失控。下面結(jié)合幾種常見的鍋爐管路故障進(jìn)行分析。

1.1 應(yīng)力破壞

#2鍋爐抽爐煙口自1986年投入運(yùn)行到1996年改造前共發(fā)生漏泄22次，都是因為應(yīng)力裂紋造成的漏泄。分析其原因，應(yīng)力和溫度兩者都能影響鍋爐受熱面管子的使用壽命，當(dāng)受熱面管子受到周圍環(huán)境影響而產(chǎn)生交變應(yīng)力時，就將導(dǎo)致疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展而使其壽命縮短。至于應(yīng)力循環(huán)多少次才會發(fā)生疲勞斷裂，則取決于應(yīng)力大小及環(huán)境條件。一般情況下，應(yīng)力愈高，產(chǎn)生疲勞斷裂所需的循環(huán)次數(shù)愈少。

1.2 腐蝕破壞

火電廠水冷管的內(nèi)壁腐蝕較常見，這種腐蝕是爐管內(nèi)表面因氧的侵蝕作用造成坑蝕而導(dǎo)致的。腐蝕是在一個小范圍的管壁上發(fā)生電池作用，其外圍表面為陽極，從而導(dǎo)致爐管腐蝕穿孔。分析其原因，當(dāng)鍋爐停運(yùn)后腐蝕發(fā)生在管束未完全烘干或未以充氮保護(hù)的內(nèi)表面上。從凝結(jié)水中帶來的溶解氧造成坑蝕而引起故障，尤其是再熱器。因再熱器通過汽輪機(jī)凝汽器與大氣相通。水集中彎管處，或水平管段的下垂部分。這樣在存有水的管段內(nèi)，管壁發(fā)生電池反應(yīng)，導(dǎo)致管子腐蝕。

1.3 超溫過熱

超溫過熱也就是高溫蠕變，過熱器、再熱器的高溫蠕變是由于冷卻工質(zhì)循環(huán)不夠充分，煙溫過高或材料性能不適應(yīng)實際情況等原因逐漸形成的。這些不正常條件是由下列狀況引起的：（1）因內(nèi)部結(jié)垢，雜質(zhì)而限制管內(nèi)冷卻工質(zhì)流量；（2）鍋爐煙道堵阻；（3）因管子汽側(cè)表面的氧化垢或其他化學(xué)沉積物而降低傳熱能力；（4）燃燒器周期性過量或不穩(wěn)定燃燒；管子材料在高于允許溫度下工作。

長期超溫通常在管子加熱側(cè)造成長裂口，裂口程度可能有不同，并可能呈現(xiàn)不同外形?？拷髁芽谏嫌性S多二次裂紋，是判斷長期超溫金屬蠕變的一個征兆；但在脆性的氧化鐵垢上未出現(xiàn)縱向裂紋，并不意味沒有發(fā)生蠕變粗脹。由于經(jīng)過中度高溫引起的中期過熱損壞，在損壞處呈現(xiàn)一定程度的變形和壁厚減薄。

1.4 管材磨損

鍋爐運(yùn)行中灰粒達(dá)到一定速度時，管束金屬將遭到磨損，據(jù)相關(guān)研究表明，金屬磨損率與灰粒撞擊速度的3.5次方成正比。飛灰磨損是較常見的一種磨損形式，是灰粒高速沖擊管壁引發(fā)磨損，造成管束空擋間、爐墻通道空隙，吊掛與水平管附近的空間磨損增大，從而加快磨損速度。

1.5 質(zhì)量失控

質(zhì)量控制主要是人為因素，直接影響著受熱面的檢修質(zhì)量。這樣的人為質(zhì)量失控大致可歸納為管材缺陷和焊接缺陷。管材缺陷就是因管子材質(zhì)不良或錯用管材引起的爐管故障，在管子制造、供應(yīng)和安裝的過程中，隨時隨處都可能由材質(zhì)缺陷造成問題，以后將由這些問題造成應(yīng)力裂紋或疲勞斷裂。焊接缺陷是指管子對接焊接時，未能嚴(yán)格按照金屬焊接加工要求實施焊接所導(dǎo)致的各類焊接缺陷，主要表現(xiàn)為溫度控制和應(yīng)力釋放不當(dāng)，熔融不全、過度溶透、夾渣、氣孔、連接不良穿透、咬邊和裂紋等缺陷。

2 治理措施

2.1 應(yīng)力超限治理

如前所述，在應(yīng)力超限部位，由于結(jié)構(gòu)應(yīng)力和熱應(yīng)力都比較大，因此必須調(diào)整原結(jié)構(gòu)局部加強(qiáng)方法，提高結(jié)構(gòu)受力承載能力。具體措施就是將原管路中局部四角加固的構(gòu)建更換成膜鍛件，兩側(cè)各三根管更換為φ38×8.8的厚壁管。通過改造方案的實施，在四角加固處再未發(fā)生過由于應(yīng)力裂紋造成的漏泄。應(yīng)力超限處理措施的實施，使每年該類事故發(fā)生率減少2～3次，節(jié)約維修維護(hù)資金150多萬元。

2.2 腐蝕破壞治理

為預(yù)防水冷壁向火側(cè)腐蝕，從運(yùn)行角度上要改善燃燒條件即改進(jìn)制粉、調(diào)整各燃燒器的燃料分配和增加二次風(fēng)量等。從檢修的角度出發(fā)就必須采取被動的手段，如熱噴涂等。在其他的電廠用熱噴涂已成功地修復(fù)了被腐蝕的水冷壁管，熱噴涂適合于水冷壁向火側(cè)腐蝕的短期防護(hù)。已涂覆的水冷壁管經(jīng)過一段使用周期后，須再次噴涂才能起到長期防護(hù)作用。爐墻水冷壁腐蝕嚴(yán)重時，應(yīng)使用復(fù)合鋼管，其內(nèi)層為低碳鋼，外層為304型或310型不銹鋼。這種鋼管用雙金屬鋼坯熱扎而成，內(nèi)外兩層為完全的金屬粘合，復(fù)合鋼管內(nèi)層承受水壓并能防止水側(cè)腐蝕，不銹鋼外層起著防止火側(cè)腐蝕的作用。燃燒實踐證明，復(fù)合鋼管比碳鋼管的抗腐蝕能力高4～10倍。根據(jù)元寶山發(fā)電廠#2鍋爐的經(jīng)驗教訓(xùn)，再熱器防腐有三點(diǎn)：首先，鍋爐蒸汽和減溫水進(jìn)入爐內(nèi)，是造成再熱器冷、熱段腐蝕的主要原因。其次在正常停爐時，再熱器僅開疏水門，而不開啟排汽門，完全可以達(dá)到防腐的目的。最后，在機(jī)組停運(yùn)方式上，先停爐后停機(jī)，有利于殘留蒸汽的抽出。

2.3 超溫過熱保護(hù)

依據(jù)遼寧電力科學(xué)研究院鍋爐技術(shù)研究所對再熱器的超溫過熱提出的保護(hù)性措施，應(yīng)先利用小修機(jī)會對容易發(fā)生爆管的區(qū)域進(jìn)行提高材質(zhì)；在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件允許的條件下，對燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改造，以減輕爐膛出口的煙氣殘余旋轉(zhuǎn)。

2.4 管材磨損治理

對于飛灰磨損的預(yù)防與改進(jìn)措施，主要是在檢修過程中，細(xì)致檢查管束吊卡的磨損情況，管束是否脫排，如發(fā)現(xiàn)脫排現(xiàn)象，及時復(fù)位。在爐墻通道空間，為減小其煙氣流速，應(yīng)安裝阻流板，這樣就大大地降低了此空間的煙氣流速，使這附近的爐管磨損得到一定的控制。

2.5 質(zhì)量控制措施

經(jīng)過對以往管路漏泄統(tǒng)計，由于焊口缺陷所造成的漏泄，所占的比例大約在8%左右，所以重視對焊工和鐵工的培訓(xùn)，同時鍋爐分公司也制定了從領(lǐng)管、車管、打坡口、除銹、施焊到管內(nèi)壓力的調(diào)整等一系列的工藝標(biāo)準(zhǔn)，要求工作人員必須嚴(yán)格執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

自1999年至2012年元寶山電廠加強(qiáng)2#機(jī)組“四管”漏泄管理以來，“四管”漏泄次數(shù)明顯降低，非停次數(shù)成倍的下降，鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性也逐年提高。因此，本文對“四管”漏泄原因的分析及相關(guān)治理措施具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價值，有效減少了因漏泄所造成的資金損失，提高了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，對熱電廠鍋爐系統(tǒng)安全運(yùn)營提供寶貴的經(jīng)驗。endprint