600 MW等級超臨界機(jī)組鍋爐預(yù)防四管泄漏

劉 濤，韓 磊，劉川槐，孟德彪，王 偉，吳兆香，朱 睿

（淮浙煤電有限責(zé)任公司鳳臺(tái)發(fā)電分公司，安徽淮南 232072）

0 引言

鍋爐“四管”是指鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器，鍋爐四管涵蓋了鍋爐的全部受熱面。近年來我國鍋爐設(shè)備事故造成的非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)占機(jī)組全部非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)的48.9%，而其中由于鍋爐四管泄漏事故造成的非計(jì)劃停運(yùn)又占鍋爐總的非停事故次數(shù)的60.5%。四管泄漏事故多，不僅對機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，影響發(fā)電指標(biāo)的完成和導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低，而且還直接影響到電網(wǎng)的正常調(diào)度。

預(yù)防鍋爐四管泄漏已成為各火力發(fā)電廠一項(xiàng)重要任務(wù)和研究方向。針對造成鍋爐四管泄漏的原因，各電廠制定了一系列的防范措施。但即便如此，鍋爐四管泄漏問題仍然十分普遍。

鳳臺(tái)電廠在總結(jié)鍋爐四管泄漏防治經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，通過不斷的探索，形成包括基建管理、設(shè)備運(yùn)行、機(jī)組檢修、金屬監(jiān)督、化學(xué)監(jiān)督和熱工監(jiān)督等多環(huán)節(jié)防范措施，進(jìn)行綜合治理，取得了良好的效果。

1 鍋爐簡介

鳳臺(tái)電廠一期2×630 MW超臨界機(jī)組配套鍋爐為東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司制造的超臨界參數(shù)變壓直流爐，型號為DG1900/25.4-Ⅱ1，鍋爐為前后墻對沖燃燒，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道、采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、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)Π型鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為淮南煙煤。鳳臺(tái)電廠一號機(jī)組于2008年8月6日投產(chǎn)，2號機(jī)組于同年9月29日投產(chǎn)。截至目前，鳳臺(tái)電廠1號和2號機(jī)組分別累計(jì)運(yùn)行時(shí)間約為80 000 h和70 000 h。

鳳臺(tái)電廠二期2×660 MW超臨界機(jī)組配套上海鍋爐廠有限公司制造的超超臨界參數(shù)變壓直流爐，型號為SG-2009/28-M6004，鍋爐為四角切圓燃燒，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道、采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、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)Π形鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為淮南煙煤。鳳臺(tái)電廠二期2臺(tái)爐于2013年底投入商業(yè)運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間約25 000 h。

2 預(yù)防四管泄漏措施

2.1 基建防范措施

2.1.1 做好制造過程中設(shè)備內(nèi)部清潔度檢查和安裝過程中膨脹問題

在制造階段，重點(diǎn)檢查聯(lián)箱和大管道的清潔度。封裝前應(yīng)對異物情況檢查確認(rèn)，為防止眼鏡片、電磨頭、鐵刨花等異物遺留，采用內(nèi)窺鏡對與集箱相連的接管100%進(jìn)行檢查。安裝階段期間，安裝前后對所有集箱用內(nèi)窺鏡檢查確認(rèn)，遇到異物進(jìn)行打撈。對受熱面節(jié)流圈和彎頭進(jìn)行拍片檢查。受熱面安裝前要進(jìn)行100%的通球，確保沒有通球遺留在管內(nèi)。受熱面焊接時(shí)，盡量避免采用可溶性紙，如采用，要確?？扇苄约?jiān)诤罄m(xù)的沖管和運(yùn)行中能夠溶化，采用優(yōu)質(zhì)可溶性紙，且按要求做成漏斗狀。

安裝過程對疏水、排污、放汽（空氣）、預(yù)暖、取樣等管路約束情況進(jìn)行全面檢查，防止膨脹受阻引起的拉裂問題。對膨脹位移較大的管路上布置的閥門，不應(yīng)用固定托架或剛性吊架，而應(yīng)采用彈簧吊架。

2.1.2 做好制造和安裝過程金屬監(jiān)督

加強(qiáng)基建階段的監(jiān)造、制造質(zhì)量安全性能檢驗(yàn)、安裝質(zhì)量監(jiān)檢和全過程金屬監(jiān)督工作。在制造和安裝階段，加強(qiáng)對管道母材質(zhì)量的監(jiān)督檢驗(yàn)，核查管道母材產(chǎn)品質(zhì)量證明書，對管道出廠無損檢驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行確認(rèn)。對檢驗(yàn)報(bào)告的真實(shí)性有懷疑時(shí)，安排無損檢測。對水冷壁鰭片焊接質(zhì)量的監(jiān)督檢驗(yàn)，出廠前對水冷壁鰭片焊縫質(zhì)量進(jìn)行宏觀檢查和PT（Penetration Testing，滲透檢測）抽查，重點(diǎn)對彎制區(qū)域和結(jié)構(gòu)特殊部位進(jìn)行PT檢測。加強(qiáng)對聯(lián)箱管座角焊縫質(zhì)量的監(jiān)督檢驗(yàn)，提高安全性能檢驗(yàn)中角焊縫超聲和磁粉的抽檢比例，如發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)一步擴(kuò)大檢驗(yàn)比例。

2.2 運(yùn)行防范措施

2.2.1 防止鍋爐啟停期間超溫

鍋爐的運(yùn)行工況是決定鍋爐“四管”能否長期安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。加強(qiáng)運(yùn)行操作技能，熟練掌握承壓設(shè)備的運(yùn)行特性和操作技能，嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程，加強(qiáng)超溫超壓的管理與考核細(xì)則。實(shí)行全過程控制（機(jī)組啟動(dòng)階段、正常運(yùn)行階段、停運(yùn)階段），針對不同階段的工作內(nèi)容制定了相應(yīng)的規(guī)定措施、控制方法及考核辦法。

啟停過程是溫度變化幅度最大的階段，重點(diǎn)做好啟停過程要控制好溫升、溫降速率。針對在機(jī)組啟動(dòng)過程中更易加劇高溫受熱面管壁溫度上升過快這一負(fù)面效應(yīng)，嚴(yán)格控制升、降溫速度。控制分離器進(jìn)口溫度和主再熱汽溫變化率＜1.5℃/min，嚴(yán)防鍋爐急劇升溫或急劇冷卻引起氧化皮脫落、膨脹拉裂風(fēng)險(xiǎn)。按照規(guī)程投運(yùn)減溫水，特別是啟停階段的減溫水投運(yùn)，嚴(yán)禁大量使用過熱器減溫水，蒸汽流量＜10%BMCR（Boiler Maximum Continuous Rating，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）時(shí)，不允許投用減溫水，防止減溫水導(dǎo)致氧化皮的脫落或水塞。

鍋爐熄火后冷卻采用悶爐方式，避免進(jìn)行快速冷卻，防止發(fā)生氧化皮脫落或膨脹拉裂。特別是在鍋爐停爐搶修時(shí)要確保悶爐時(shí)間，禁止為了搶進(jìn)度提前強(qiáng)制通風(fēng)冷卻。采用熱爐放水余熱烘干法和抽真空法，對鍋爐進(jìn)行保養(yǎng)。如停爐時(shí)間超過45 d，充氮保養(yǎng)。

日常運(yùn)行期間，運(yùn)行人員對壁溫加強(qiáng)監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)超溫的管子做好記錄、認(rèn)真分析和采取相應(yīng)對策；同時(shí)對超溫報(bào)警功能進(jìn)行完善。

2.2.2 減溫水合理投用

運(yùn)行操作要求平緩調(diào)節(jié)汽溫，避免參數(shù)大幅度波動(dòng)，嚴(yán)格控制管壁超溫情況。過熱汽溫主要通過調(diào)整鍋爐的水煤比來進(jìn)行調(diào)整，盡量減少過熱汽三級減溫水的用量，優(yōu)先用過熱汽一、二級減溫水來控制主汽溫度。各級減溫水采用小開度，保證減溫水后的溫度還是有一點(diǎn)溫升，減溫后汽溫應(yīng)大于對應(yīng)壓力下飽和溫度以上10℃。再熱汽溫由尾部煙道擋板調(diào)節(jié)和改變?nèi)紵鞯臄[角進(jìn)行調(diào)節(jié)，盡量不采用噴水調(diào)節(jié)。

2.2.3 加強(qiáng)吹灰器運(yùn)行管理

加強(qiáng)吹灰器運(yùn)行時(shí)的跟蹤檢查及定期維護(hù)。要求在吹灰器執(zhí)行吹灰的時(shí)候，維護(hù)人員就地檢查，如果吹灰器有異常，及時(shí)開票處理，防止吹灰器卡澀停留及蒸汽帶水造成受熱面管子吹損加劇。每月對吹灰器提升閥進(jìn)行內(nèi)漏檢查，每季度對吹灰槍管壁厚進(jìn)行測量。通過技術(shù)改造對尾部受熱面原蒸汽吹灰逐步改用聲波吹灰器，減輕了尾部受熱面的吹損。優(yōu)化吹灰頻率和吹灰壓力，原吹灰壓力2 MPa降至長式吹壓力1.8 MPa，短吹壓力1.2 MPa，長式吹灰器和短式吹灰器吹灰頻率從每天一次改為每2 d一次。調(diào)整吹灰器吹灰壓力、吹灰頻率，加強(qiáng)提升閥的檢查，有效防止冷凝水內(nèi)漏對受熱面造成熱疲勞損傷，同時(shí)也減輕了吹灰器對受熱面的吹損，延長了“四管”使用壽命。

2.3 檢修采取防范措施

2.3.1 加強(qiáng)“四管”防磨防爆檢查

每次停機(jī)，對鍋爐“四管”進(jìn)行防磨防爆檢查，對鍋爐容易出現(xiàn)的地方進(jìn)行重點(diǎn)檢查。例如吹灰器通道、燃燒器喉口、冷灰斗、異種鋼接頭、減溫水噴嘴等。在防磨防爆檢查過程中，4號機(jī)組調(diào)停過程中發(fā)現(xiàn)重大隱患多處，其中冷灰斗區(qū)域機(jī)械損傷最嚴(yán)重一處管壁減薄3 mm（原水冷壁管規(guī)格Φ38×7 mm）；省煤器靠近前包墻處碰磨嚴(yán)重，管壁減薄至4.1 mm（原省煤器管規(guī)格Φ48×8 mm）；水平煙道處冷卻定位管與吹灰器槍桿碰磨嚴(yán)重，剩余壁厚4.2 mm（定位管規(guī)格Φ51×8.5 mm）。以上管壁減薄嚴(yán)重，超過換管極限，避免了鍋爐“四管”泄漏造成機(jī)組停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.2 做好檢修過程中的金屬監(jiān)督

做好焊接、熱處理及檢驗(yàn)的質(zhì)量監(jiān)督，對焊工、熱處理工及檢驗(yàn)人員的資質(zhì)以及工藝進(jìn)行嚴(yán)格審核，對焊工實(shí)施焊前考試，從材料使用前復(fù)核、現(xiàn)場施工和檢驗(yàn)質(zhì)量各個(gè)環(huán)節(jié)開展全過程監(jiān)督，每天對施工現(xiàn)場的焊接、熱處理人員的資質(zhì)、持證項(xiàng)目及工藝的執(zhí)行情況進(jìn)行嚴(yán)格檢查；對射線檢驗(yàn)采取每天了解情況并分階段進(jìn)行底片復(fù)審的監(jiān)督方式，對底片質(zhì)量達(dá)不到要求的，及時(shí)要求復(fù)檢；對超聲波檢驗(yàn)，采取現(xiàn)場跟蹤的監(jiān)督方式；對滲透檢驗(yàn)采取抽看顯像效果的監(jiān)督方式。保證受監(jiān)焊口的焊接、熱處理及檢驗(yàn)質(zhì)量。

嚴(yán)格按照《電站鍋爐壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》要求，并結(jié)合機(jī)組設(shè)備運(yùn)行情況，受監(jiān)部件以往出現(xiàn)過的問題及存在的安全隱患和薄弱環(huán)節(jié)，年度重點(diǎn)工作及其他同類型機(jī)組暴露出的問題，制定金屬監(jiān)督檢驗(yàn)項(xiàng)目，積極開展預(yù)防性檢測工作。重點(diǎn)做好4項(xiàng)工作。

（1）異種鋼焊口、聯(lián)箱短管角焊縫及直插式溫度套管角焊縫等容易失效的受監(jiān)部件進(jìn)行重點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷及時(shí)消除。

（2）開展性能狀態(tài)與壽命評估工作，掌握長期運(yùn)行過程中材料變化規(guī)律，綜合評估管子的服役狀況，對末再、末過定期取樣測試，及時(shí)掌握材料性能變化情況。

（3）針對奧氏體不銹鋼材料氧化皮問題，采取“逢停必檢”措施。

（4）針對再熱器減溫器和三級減溫器噴嘴管，經(jīng)常出現(xiàn)斷裂和裂紋問題，平均2年檢查1次，現(xiàn)在計(jì)劃對該減溫器進(jìn)行改造，采用T形新型減溫器，提高使用壽命，確保減溫器噴水正常霧化。

2.3.3 重視“四管”泄漏搶修和水壓試驗(yàn)

在鍋爐“四管”泄漏消缺處理過程中，注意原始泄漏點(diǎn)周邊管排受泄漏汽水沖刷情況，避免鄰近受沖刷磨損部位漏查、漏處理情況的發(fā)生。認(rèn)真分析泄漏原因，必要時(shí)結(jié)合金相分析、力學(xué)性能試驗(yàn)等手段來認(rèn)清失效本質(zhì)，采取對策，從源頭上予以治理并做到舉一反三，加強(qiáng)其他類似部位的檢查和消缺，消除事故隱患，防止相似的泄漏重復(fù)發(fā)生。消缺處理實(shí)施全過程監(jiān)督。

重視水壓試驗(yàn)，加強(qiáng)水壓查漏工作：對于一些比較隱蔽部位的缺陷，難以通過宏觀或無損檢測手段來發(fā)現(xiàn)，則必須通過水壓試驗(yàn)來查漏。鳳臺(tái)電廠每次檢修后都要進(jìn)行水壓查漏，受熱面、承壓部件搶修后，如條件許可，也必須進(jìn)行水壓查漏，二個(gè)A修周期后的鍋爐及大面積更換受熱面管子的鍋爐應(yīng)進(jìn)行超壓水壓試驗(yàn)，通過水壓查漏發(fā)現(xiàn)并處理了許多隱蔽部位的嚴(yán)密性缺陷，避免運(yùn)行中承壓部件泄漏而造成停機(jī)消缺，保障了鍋爐服役安全性。

2.4 化學(xué)監(jiān)督防范措施

2.4.1 做好汽水品質(zhì)控制與監(jiān)督管理

做好化學(xué)監(jiān)督，嚴(yán)格控制汽水品質(zhì)和停爐保養(yǎng)：汽水品質(zhì)對鍋爐“四管”管的長期安全服役有著重要影響，汽水品質(zhì)差不僅導(dǎo)致受熱面腐蝕，還會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢影響傳熱，導(dǎo)致超溫。

按照GB/T 12145—2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》的規(guī)定，嚴(yán)格監(jiān)控?zé)崃ο到y(tǒng)設(shè)備水汽監(jiān)督項(xiàng)目與指標(biāo)，防止因汽水品質(zhì)不合格導(dǎo)致受熱面大面積腐蝕、泄漏加強(qiáng)在線化學(xué)儀表的維護(hù)和在線檢驗(yàn)，確保在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確。嚴(yán)格控制凝結(jié)水、給水品質(zhì)，對凝結(jié)水進(jìn)行100%水量精處理，加強(qiáng)凝汽器換熱管道泄漏檢測，檢漏裝置100%投運(yùn)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取措施，避免鍋爐受熱面結(jié)垢導(dǎo)致超溫，給水加氧應(yīng)參照DL/T 805.4—2016《火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則第4部分：鍋爐給水處理》的規(guī)定進(jìn)行。嚴(yán)格執(zhí)行機(jī)組啟動(dòng)階段水汽指標(biāo)監(jiān)督工作，必要時(shí)應(yīng)通過采取限負(fù)荷、降壓運(yùn)行方式等方式確保啟動(dòng)各階段水質(zhì)指標(biāo)合格。

2.4.2 做好停爐保養(yǎng)及停（備）用設(shè)備監(jiān)督管理

熱力設(shè)備停（備）用期間應(yīng)根據(jù)DL/T 956—2018《火力發(fā)電廠停（備）用熱力設(shè)備防銹蝕導(dǎo)則》的規(guī)定進(jìn)行防銹蝕保護(hù)，在熱力設(shè)備檢修時(shí)，應(yīng)按DL/T 1115—2009《火力發(fā)電廠機(jī)組大修化學(xué)檢查導(dǎo)則》的規(guī)定，對省煤器、水冷壁、過熱器及再熱器進(jìn)行割管檢查腐蝕情況并建立相關(guān)臺(tái)帳，根據(jù)測量結(jié)果評價(jià)判定是否進(jìn)行化學(xué)清洗，如有需要應(yīng)適時(shí)優(yōu)化調(diào)整爐內(nèi)加藥及水汽品質(zhì)控制方式。鍋爐化學(xué)清洗方案應(yīng)按DL/T 794—2012《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》的要求執(zhí)行。過熱器存在積鹽時(shí)應(yīng)在啟機(jī)前進(jìn)行水沖洗，直至沖洗排水水質(zhì)相關(guān)指標(biāo)穩(wěn)定時(shí)為止。

2.5 熱控監(jiān)督防范措施

2.5.1 加強(qiáng)對測量系統(tǒng)可靠性的監(jiān)督

各受熱面應(yīng)正確配置溫度測點(diǎn)，合理安排校驗(yàn)；同時(shí)要加強(qiáng)水質(zhì)、壁溫等重要參數(shù)的監(jiān)控，并設(shè)置合理的報(bào)警限值，完善參數(shù)報(bào)警。爐管泄漏報(bào)警裝置應(yīng)加強(qiáng)巡檢，確保裝置可靠運(yùn)行。

2.5.2 優(yōu)化控制，提高自動(dòng)品質(zhì)

加強(qiáng)主再熱汽溫的監(jiān)控調(diào)整，改善汽溫調(diào)節(jié)品質(zhì)，避免局部過熱。正常運(yùn)行中要優(yōu)化減溫水控制，盡量避免大幅度調(diào)整減溫水造成減溫器后管壁溫度突變；在機(jī)組啟動(dòng)過程中，要通過燃燒調(diào)整控制好汽溫，必要時(shí)設(shè)置禁投邏輯，防止不合理投用減溫水。

3 實(shí)施效果

各項(xiàng)措施實(shí)施后，2018年年度無一因四管泄漏造成機(jī)組非停，其中1號機(jī)組已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行755 d，創(chuàng)下了同類機(jī)組最長連續(xù)運(yùn)行時(shí)間紀(jì)錄。實(shí)際表明：通過對前期出現(xiàn)的問題和其他電廠前期出現(xiàn)的“四管”泄漏問題進(jìn)行原因分析，舉一反三，提出預(yù)防措施，落實(shí)在基建、生產(chǎn)期間，通過不同環(huán)節(jié)提出相應(yīng)的預(yù)防措施和手段，可以有效的避免鍋爐“四管”泄漏次數(shù)，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性。

4 結(jié)論

通過對基建管理、設(shè)備運(yùn)行、機(jī)組檢修、金屬監(jiān)督、化學(xué)監(jiān)督、熱工監(jiān)督各環(huán)節(jié)做好防范措施，進(jìn)行綜合治理，取得良好效果。

（1）在基建管理期間，通過集箱及大管道內(nèi)部清潔度檢查和全過程金屬監(jiān)督，大大減少了“四管”泄漏的隱患，為鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)。

（2）在設(shè)備運(yùn)行期間，尤其是機(jī)組啟停嚴(yán)格控制溫度速率變化，嚴(yán)格執(zhí)行超溫考核細(xì)則，合理投用減溫水，加強(qiáng)吹灰器管理，停機(jī)做好保養(yǎng)措施。正確的運(yùn)行操作對鍋爐承壓部件壽命的損傷或延長有著至關(guān)重要的內(nèi)在影響。

（3）在設(shè)備檢修期間，通過鍋爐“四管”防磨防爆檢查，嚴(yán)格做好焊接、熱處理和檢驗(yàn)的質(zhì)量監(jiān)督，重點(diǎn)做好奧氏體不銹鋼氧化皮檢測、再熱器減溫水噴嘴檢查、異種鋼焊口及管接座無損檢測工作。在此過程中，消除設(shè)備缺陷，確保鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。