超超臨界鍋爐基建階段清潔度控制和檢查實踐

張德華, 史翔輝, 陳學(xué)進

(國投宣城發(fā)電有限責(zé)任公司， 安徽　宣城　242052)

?

超超臨界鍋爐基建階段清潔度控制和檢查實踐

張德華, 史翔輝, 陳學(xué)進

(國投宣城發(fā)電有限責(zé)任公司， 安徽宣城242052)

摘要：針對某發(fā)電公司擴建工程，分析了鍋爐基建階段鍋爐集箱、受熱面管內(nèi)異物來源，提出鍋爐部件內(nèi)部清潔度控制措施，實踐總結(jié)出若干鍋爐集箱、受熱面異物檢查和清理關(guān)鍵點。

關(guān)鍵詞：鍋爐；清潔度；異物

0前言

新建機組鍋爐運行初期，由于異物堵塞造成鍋爐超溫并發(fā)生爆管是影響鍋爐安全運行的一個關(guān)鍵問題，為了避免或最大程度降低此類事故發(fā)生概率，保證機組長期安全、穩(wěn)定運行，必須做好新建超(超)臨界鍋爐內(nèi)部清潔度控制工作。國家能源局文件(國能安全[2014]161號)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)亦有明確規(guī)定：“必須重視試運中酸洗、吹管工藝質(zhì)量，吹管完成過熱器高溫受熱面聯(lián)箱和節(jié)流孔必須進行內(nèi)部檢查、清理工作，確保聯(lián)箱及節(jié)流圈前清潔無異物”?！禗L/T 1161-2012超(超)臨界機組金屬材料及結(jié)構(gòu)部件檢驗技術(shù)導(dǎo)則》第4.2條規(guī)定：“鍋爐沖管后及整套啟動前應(yīng)對聯(lián)箱以及減溫器的內(nèi)套筒襯墊部位進行內(nèi)窺鏡檢查，重點檢查有無異物堵塞”[1]。

1鍋爐內(nèi)部異物來源

鍋爐本體及附屬管道中異物可能來源于設(shè)備制造、運輸、安裝、吹管等過程，異物種類包括：

(1)機械加工殘留物，主要有制造、安裝階段機加工產(chǎn)生的鐵刨花、掛絲、眼鏡片、帽圈、草帽邊、鐵屑等。

(2)火焰切割水壓試驗臨時堵頭時產(chǎn)生的殘留物。

(3)安裝過程中落入管道或集箱內(nèi)的異物，如角磨頭、焊條頭、砂輪片破片以及意外原因掉入的其他異物。

(4)吹管殘留物：粘附在集箱和管道內(nèi)壁的鐵水飛濺、集箱開孔處未脫落的翻邊和掛絲和粘附在受熱面管屏內(nèi)壁的掛絲、扁平鐵屑，通球時壓扁通過，在酸洗、吹管和試運啟停爐的擾動后逐漸剝落；細小鐵屑等雜物在經(jīng)歷酸洗和吹管后凝結(jié)成渣塊[2,3]。

2鍋爐內(nèi)部清潔度控制思路

鍋爐內(nèi)部清潔度控制應(yīng)貫穿鍋爐制造、安裝、調(diào)試等過程，須建立健全相關(guān)管理制度以落實各項技術(shù)措施和質(zhì)量目標(biāo)，明確各階段、各級人員的責(zé)任。在設(shè)備制造、安裝階段實行過程控制，盡可能避免在設(shè)備制造、運輸、保管、安裝過程中掉落異物，對于掉落的異物應(yīng)做到早發(fā)現(xiàn)、早清理。重點落實鍋爐潔凈化安裝，要求施工單位制定有效的管理措施、檢查方案，做好檢查記錄，利用管理、技術(shù)措施和經(jīng)濟獎罰手段來提高施工人員的潔凈化安裝意識和責(zé)任心，從而保證鍋爐集箱、受熱面管及管道內(nèi)部的清潔度。

3鍋爐安裝階段內(nèi)部清潔度控制方案

(1)鍋爐制造階段控制。原材料加工前，應(yīng)清除管件內(nèi)部雜物，如小徑管內(nèi)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鋼管廠用于標(biāo)識材料的塑料標(biāo)簽；集箱筒身鉆孔完成后，應(yīng)采用內(nèi)倒角磨具對鉆孔端內(nèi)壁進行打磨，以清除鉆孔毛刺存留，消滅“眼鏡片”、“鐵刨花”等異物；集箱組裝前須進行異物檢查、清理，如集箱水壓試驗后割除臨時堵頭產(chǎn)生的異物和焊接過程中產(chǎn)生的焊渣等；安排專人在鍋爐制造廠負責(zé)設(shè)備監(jiān)造，集箱封堵須經(jīng)監(jiān)造代表檢查確認無異物后方可進行。

(2)設(shè)備出廠前、設(shè)備到貨后臨時存放階段控制。設(shè)備制造完成后應(yīng)按要求進行防腐保護，所有敞開的管口必須進行有效封堵、密封處理，避免異物掉入、防止儲運過程中長期露天放置而導(dǎo)致的內(nèi)壁銹蝕。

(3)安裝階段控制。鍋爐受熱面管應(yīng)按《DL5190.2-2012 電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范 第2部分：鍋爐機組》規(guī)定進行通球檢查，包括組合焊接管屏的二次通球檢查，對于安裝有節(jié)流孔的管子應(yīng)采用通鋼絲檢查和內(nèi)窺鏡輔助檢查；所有管道、集箱安裝前須清掃，用內(nèi)窺鏡檢查確認無異物并用數(shù)碼相機拍照記錄；注意檢查接管座的焊縫根部影響蒸汽流通面積的焊瘤。

(4)設(shè)備組對焊接過程中控制。對施工人員做好交底工作，提高防異物掉入的意識，禁止將工器具、焊條等雜物放置或遺留在集箱或管道內(nèi)部。除工作需要，嚴禁管口敞開；修磨坡口時使用衛(wèi)生紙封堵管口，焊接前清除堵口的衛(wèi)生紙及坡口加工過程中產(chǎn)生的異物；對于意外原因造成異物掉入受熱面管內(nèi)部的，應(yīng)采取必要的措施將異物取出。

(5)鍋爐安裝階段所有檢查工作由施工單位質(zhì)檢員全程監(jiān)督檢查，安裝過程中監(jiān)理工程師、業(yè)主代表巡查監(jiān)督，所有工序轉(zhuǎn)換和隱蔽工作須由監(jiān)理工程師、業(yè)主代表共同見證并簽字確認。

4鍋爐啟動前鍋爐集箱、受熱面管內(nèi)異物檢查和清理實踐

即使在設(shè)備制造、安裝過程中實行嚴格的鍋爐內(nèi)部清潔度控制，但實踐表明仍有各類異物掉入鍋爐系統(tǒng)內(nèi)部，主要原因是鍋爐系統(tǒng)制造、安裝周期長，尤其是鍋爐安裝工作面多、安裝人員防異物的意識不到位、安裝時搶工期等因素，現(xiàn)場工作中不能完全杜絕鐵屑、焊渣、破碎的電磨頭掉入管內(nèi)，也不可能完全防止其他意外或人為因素。

某發(fā)電公司二期工程擴建1臺660MW超超臨界機組，鍋爐型號為HG-2000/26.15-YM3，為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計、制造的超超臨界參數(shù)變壓運行直流鍋爐，采用П型布置、單爐膛、直流濃淡煤粉燃燒器、墻式切圓燃燒方式，爐膛采用內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁、帶再循環(huán)泵的啟動系統(tǒng)、一次中間再熱。鍋爐采用平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)。為確保鍋爐不發(fā)生異物堵塞并造成超溫爆管問題，某發(fā)電公司在鍋爐吹管后、機組整套啟動前開展了鍋爐內(nèi)部清潔度專項檢查和清理工作。

(1) 確定檢查范圍及檢查方案。

1)對所有進口集箱和高溫段出口集箱的檢查：切割集箱手孔，采用內(nèi)窺鏡檢查。

2)所有安裝有節(jié)流孔的管子進行射線檢查，包括水冷壁下集箱接管節(jié)流孔，分隔屏、后屏、末過管屏入口端節(jié)流孔，水冷壁、過熱器管節(jié)流孔，結(jié)構(gòu)形式見圖1、圖2，水冷壁節(jié)流孔最小直徑φ11mm、過熱器節(jié)流孔最小直徑φ8.5mm。

圖1　水冷壁下部節(jié)流孔結(jié)構(gòu)圖

圖2過熱器節(jié)流孔結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)節(jié)流孔結(jié)構(gòu)形式、尺寸，選用不同方法檢查。對于水冷壁節(jié)流孔采用X射線檢查：檢查影像清晰度高，同時檢查節(jié)流孔焊接質(zhì)量；對于過熱器節(jié)流孔采用γ射線檢查：主要考慮節(jié)流孔管壁厚且尺寸變化大，γ射線檢測寬容度大，檢測有效區(qū)域底片影像清晰。

3)水冷壁下部三叉管和水冷壁中部與集箱連接的90°彎頭管，管內(nèi)徑小且管子彎曲半徑小，吹管時可能被蒸汽帶入的異物堵塞，特安排水冷壁下部最小管徑的三叉管和安裝于爐膛外側(cè)的中部水冷壁90°彎頭進行X射線檢查。

4)高溫受熱面管屏彎頭檢查：對分隔屏、后屏過、末過、后屏再、末再下部彎頭進行磁性檢測。磁性檢測僅能檢查管內(nèi)鐵磁性異物，但該方法檢測速度快、成本低，對于檢測有疑問之處需要采取射線檢測方法復(fù)核。

(2)檢查要求

1)檢查工作委托檢測經(jīng)驗豐富的專業(yè)單位進行，對于各種集箱應(yīng)考慮到集箱尺寸、手孔位置，選用適宜的內(nèi)窺鏡，避免檢查盲區(qū)，檢查過程和檢查結(jié)果采用視頻和拍照片記錄。對于檢查發(fā)現(xiàn)的異物必須清除干凈，確定異物清除后方可進行手孔或爐管恢復(fù)焊接工作。

2)受熱面管節(jié)流裝置射線檢查時須保證檢測編號與節(jié)流裝置實際位置一致，檢測后核對節(jié)流裝置規(guī)格與圖紙要求，發(fā)現(xiàn)不符的情況和節(jié)流短管不同心的現(xiàn)象，要進行更換處理。

3)節(jié)流短管前異物射線檢查無統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，依賴于檢測人員經(jīng)驗和責(zé)任心。本項目中選取后屏節(jié)流短管備品，用鐵磁性粉末狀物體、扁平狀鐵屑進行模擬檢測驗證，確定射線檢測工藝參數(shù)、評定異物標(biāo)準(zhǔn)，對存疑的管子選擇性割管驗證，確保檢測結(jié)論準(zhǔn)確、可靠、不發(fā)生遺漏。

(3)檢查發(fā)現(xiàn)的問題及處理情況

1)集箱內(nèi)窺鏡檢查結(jié)果。共計完成49個集箱的檢查，發(fā)現(xiàn)省煤器入口集箱、水冷壁中間集箱、水冷壁二級混合器、后水吊掛管入口集箱、水平煙道左右側(cè)入口集箱、右包墻下集箱、低再入口集箱等17個集箱內(nèi)有異物：石頭、螺栓、金屬塊、破碎的電磨頭、坡口加工鐵屑、焊條頭和粉末狀物體(鐵銹混合物)。針對異物特點、集箱尺寸和結(jié)構(gòu)情況，采取強力磁鐵吸附或工業(yè)用吸塵器吸附的方式清除集箱內(nèi)異物。

2)水冷壁節(jié)流孔射線檢查結(jié)果。完成水冷壁節(jié)流管射線檢查282處，三叉管射線檢查432處，水冷壁中部散管90°彎頭射線檢查864處，發(fā)現(xiàn)的問題有：1處三叉管焊縫存在制造缺陷，現(xiàn)場返修處理合格；發(fā)現(xiàn)4根水冷壁節(jié)流孔有異物像，割管、內(nèi)窺鏡檢查未發(fā)現(xiàn)異物，經(jīng)分析可能由于節(jié)流孔射線檢查時主射線束與節(jié)流孔板不平行，形成虛假影像。

3)屏節(jié)流孔和過熱器節(jié)流短管射線檢查結(jié)果。射線檢查分隔屏節(jié)流短管544處，1處節(jié)流孔前有異物；射線檢查后屏節(jié)流短管525處，7處節(jié)流孔前有異物；射線檢查末過節(jié)流短管728處，9處節(jié)流孔前有異物。

集箱和節(jié)流管前發(fā)現(xiàn)的典型異物照片和檢查影像見表1。

表1　典型異物照片和檢查影像

對于節(jié)流孔被堵塞的過熱器管屏下彎頭安排射線檢查，發(fā)現(xiàn)末過2根管內(nèi)有較多異物，割管、清理干凈；其他彎頭內(nèi)沒有或僅有少量異物，不需要處理。經(jīng)分析過熱器管的異物多數(shù)是在吹管時被蒸汽帶入并被卡在節(jié)流孔前。

在過熱器節(jié)流短管射線檢查時發(fā)現(xiàn)1根后屏過熱器節(jié)流短管、5根末級過熱器節(jié)流短管存在制造缺陷：節(jié)流短管內(nèi)部存在明顯臺階(見圖3)，不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和鍋爐廠圖紙要求，需要更換處理。

圖3　末過22-5節(jié)流短管影像(正常)和末過22-6節(jié)流短管影像(有臺階，不合格)

4)完成分隔屏過熱器、后屏過熱器、末級過熱器、后屏再熱器、末級再熱器下部彎頭磁性檢測共計7242處，發(fā)現(xiàn)分隔屏過熱器下部彎頭共3根管有明顯磁信號，射線檢測復(fù)核有明顯磁信號的彎頭，未發(fā)現(xiàn)異物。

5小結(jié)

通過鍋爐清潔度過程控制策劃，精心有效的管理和實施，某發(fā)電公司二期擴建工程中鍋爐內(nèi)部清潔度控制效果良好，鍋爐自投產(chǎn)以來未發(fā)生異物堵塞造成的超溫爆管問題。實踐證明在鍋爐制造、安裝階段落實鍋爐內(nèi)部清潔度各項管控措施，鍋爐啟動前做好鍋爐受熱面管和集箱內(nèi)異物檢查和清理工作，可以有效防止鍋爐因異物堵塞而發(fā)生超溫爆管現(xiàn)象，從而提高機組的安全可靠性，對其他新建電廠鍋爐本體安裝工作具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻：

[1] DL/T 1161-2012,超(超)臨界機組金屬材料及結(jié)構(gòu)部件檢驗技術(shù)導(dǎo)則[S].

[2] 韓傳高.超(超)臨界機組的鍋爐內(nèi)部清潔度控制[C]//超(超)臨界鍋爐用鋼及焊接技術(shù)協(xié)作網(wǎng)第三次論壇大會論文集,天津:電力行業(yè)電力鍋爐壓力容器安全監(jiān)督管理委員會，2009:486- 491.

[3] 邵天佑.超超臨界鍋爐試運期間爆管原因分析及對策[J].華電技術(shù),2008(2):50-53.

[責(zé)任編輯：薛寶]

Cleanliness Control and Inspection Practices During Infrastructure Construction of Ultra-Supercritical Boiler

ZHANGDe-hua,SHIXiang-hui,CHENXue-jin

(SDICXuanchengPowerCo.,Ltd.,Xuancheng242052,China)

Abstract:On the expansion project of one power company, the foreign body source of boiler header, heating surface tubes during the infrastructure construction is analyzed, the internal cleanliness control measures for boiler parts is put forward, and some key points of foreign substance checking and cleaning of boiler header and heating surfaces are summarized.

Key words:boiler; cleanliness; foreign body

中圖分類號：TK226

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-9706(2016)01- 0099- 05

作者簡介：張德華(1971-)，男，安徽無為人，副總工程師、高級工程師，從事電力生產(chǎn)及基建技術(shù)管理工作。

收稿日期：2015-10-21