關(guān)于低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)的探討

陳啟勇，肖華生

（重慶市特種設(shè)備檢測(cè)研究院，重慶 401121）

改革開放40年來(lái)，我國(guó)建立了門類齊全的現(xiàn)代化工業(yè)體系，2018年，制造業(yè)增加值幾乎等于美國(guó)、日本、德國(guó)的總和，已躍升為世界第一制造大國(guó)。但在各行各業(yè)的制造生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢水廢氣余熱、高溫爐渣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃?xì)怏w余熱等。為了滿足人與自然、人與環(huán)境的和諧發(fā)展，自十八大以來(lái)，國(guó)家在節(jié)能和環(huán)保方面，要求越來(lái)越嚴(yán)格，不斷地要求降低單位產(chǎn)值能耗，增加工業(yè)產(chǎn)值。根據(jù)現(xiàn)有的節(jié)能和環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策，相關(guān)的節(jié)能技術(shù)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)得到了顯著發(fā)展。其中，低溫低壓余熱發(fā)電技術(shù)目前已趨于成熟，大量應(yīng)用于各行各業(yè)中。低溫低壓余熱發(fā)電技術(shù)是指利用鍋爐將余熱、廢熱中熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽，通用蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，將低品位的熱能轉(zhuǎn)化為高品位的電能。余熱發(fā)電技術(shù)不僅能發(fā)電，降低用電成本，還能有利于降低廢熱、廢渣、廢氣、粉塵、二氧化硫等的排放，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，在水泥行業(yè)、焦化行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、建材行業(yè)、浮法玻璃、石化行業(yè)等中已普遍采用了余熱發(fā)電技術(shù)，余熱鍋爐的數(shù)量也迅速增加。

1 低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐特征

低溫低壓余熱發(fā)電技術(shù)配套的余熱蒸汽鍋爐，余熱鍋爐的熱源廢氣溫度一般為350～500℃，余熱鍋爐的過熱蒸汽溫度一般為：280~380℃，蒸汽壓力一般為0.9~2.5MPa。其蒸汽壓力普遍都低于3.8MPa，根據(jù)TSG G0001-2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，按照壓力劃分，低溫低壓余熱蒸汽鍋爐為B級(jí)鍋爐，蒸汽也屬于低溫低壓。但因蒸汽用于發(fā)電，根據(jù)現(xiàn)行安全技術(shù)規(guī)范要求，余熱發(fā)電鍋爐需要按照電站鍋爐的要求進(jìn)行管理、使用和檢驗(yàn)。

低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐在結(jié)構(gòu)上一般只有汽包、水冷壁管及集箱、省煤器管及集箱、蒸發(fā)屏管及集箱、對(duì)流管及集箱、過熱器管及集箱等。與常規(guī)的發(fā)電鍋爐相比，額定蒸發(fā)量和蒸汽參數(shù)要低得多，在裝置上一般也無(wú)減溫減壓裝置、外置式汽水分離器等。在系統(tǒng)上一般無(wú)燃燒系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、配風(fēng)系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)上因無(wú)燃燒系統(tǒng)，熱力計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，選用材質(zhì)單一且多為碳鋼，在制造、安裝、修理環(huán)節(jié)對(duì)焊工的要求比火力發(fā)電廠要低得多?？傮w上，余熱發(fā)電鍋爐的運(yùn)行工況與火力發(fā)電鍋爐相比是相差甚遠(yuǎn)。

2 低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)要求

按照TSG G7002-2015《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》的要求，低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐屬于電站鍋爐，其內(nèi)部檢驗(yàn)按照電站鍋爐的內(nèi)部檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)。相比工業(yè)鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)項(xiàng)目，除進(jìn)行必要的宏觀檢驗(yàn)外，電站鍋爐將主要增加以下檢驗(yàn)項(xiàng)目。

2.1 鍋爐運(yùn)行時(shí)間低于5萬(wàn)小時(shí)

（1）主要受熱面管及管道的壁厚抽查；（2）水冷壁進(jìn)口集箱內(nèi)部抽查；（3）水冷壁管割管檢查；（4）省煤器進(jìn)口集箱內(nèi)部抽查；（5）對(duì)高合金集箱環(huán)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)抽查，焊縫、熱影響區(qū)和母材進(jìn)行硬度和金相檢測(cè)抽查；（6）過熱器管金相分析；（7）對(duì)鍋爐范圍內(nèi)主要連接管道、主蒸汽管道、主給水管道的對(duì)接焊縫和彎頭背弧面進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)抽查；對(duì)主蒸汽管和再熱蒸汽熱段管道的對(duì)接焊縫和彎頭進(jìn)行金相和硬度檢測(cè)抽查。

2.2 鍋爐運(yùn)行時(shí)間超過5萬(wàn)小時(shí)后，還需在3.1基礎(chǔ)上增加以下檢驗(yàn)項(xiàng)目

（1）鍋筒部件，對(duì)鍋筒內(nèi)表面對(duì)接焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)抽查，集中下降管、分散下降管、給水管、安全閥、再循環(huán)管、汽水引入引出管的管座角焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)抽查；（2）省煤器管進(jìn)行割管檢查；（3）高溫過熱器、高溫再熱器集箱和集汽集箱的環(huán)焊縫、管座角焊縫、吊耳和支座的角焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)抽查；（4）對(duì)減溫器筒體的環(huán)焊縫和管座角焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)抽查；（5）對(duì)外置式分離器和汽水（啟動(dòng)）分離器的縱、環(huán)焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)抽查；對(duì)引入管、引出管等角焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)抽查；（6）鍋爐范圍內(nèi)主要連接管道、主蒸汽管道、主給水管道的對(duì)接焊縫和彎頭及管道上的安全閥角焊縫增加無(wú)損檢測(cè)抽查、金相抽查、硬度抽查的比例；（7）對(duì)工作溫度≥450℃的閥門閥體進(jìn)行金相及硬度抽查。

2.3 鍋爐運(yùn)行時(shí)間超過10萬(wàn)小時(shí)后，還需在3.2基礎(chǔ)上再增加以下檢驗(yàn)項(xiàng)目

（1）水冷壁集箱，對(duì)集箱封頭焊縫、環(huán)行集箱對(duì)接焊縫、角焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)抽查；（2）省煤器集箱，對(duì)集箱封頭焊縫無(wú)損檢測(cè)抽查；（3）過熱器、再熱器和集汽集箱，對(duì)集箱環(huán)焊縫、熱影響區(qū)以及母材進(jìn)行硬度和金相檢測(cè)抽查；（4）鍋爐范圍內(nèi)管道和主要連接管道，對(duì)工作溫度≥450℃的碳鋼、鉬鋼管道進(jìn)行石漠化和珠光體球化檢測(cè)等。

3 低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)結(jié)果分析

自TSG G7002-2015《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》發(fā)布以來(lái)，重慶市特種設(shè)備檢測(cè)研究院一直按照電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)的要求對(duì)余熱發(fā)電鍋爐進(jìn)行檢驗(yàn)。

在檢驗(yàn)過程中，通過資料查閱發(fā)現(xiàn)，鍋爐設(shè)計(jì)用材基本為碳鋼材質(zhì)，沒采用低合金鋼和高合金鋼。汽包及其他部件的厚度均小于30mm。TSG G0001《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中，已明確了碳鋼制造的受熱面管子、集箱、管道適用的壓力≤5.3MPa，壁溫可以達(dá)到≤430℃。在低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐采用碳鋼材料作為主體材質(zhì)設(shè)計(jì)制造時(shí)，無(wú)論從計(jì)算壁溫和許用應(yīng)力上都存有較大的安全裕度?；谔间摬牧系姆€(wěn)定性和焊接工藝的成熟性，且鍋爐部件安裝時(shí)不涉及熱處理，其制造的低溫低壓余熱鍋爐在使用過程中，其管材和焊縫質(zhì)量均有可靠的保證。

經(jīng)過4年多的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)過程中主要采用宏觀檢驗(yàn)、厚度測(cè)量、金相分析、硬度測(cè)定、脹粗和蠕變測(cè)量、內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)、無(wú)損檢測(cè)、割管檢查、強(qiáng)度校核等檢驗(yàn)方法。檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)的缺陷主要表現(xiàn)為受熱面變形、磨損、積灰、腐蝕、泄露，安全閥、壓力表超期未校，水位測(cè)量裝置、支吊架、吹灰器異常，鰭片開裂，管卡、阻流板、防磨瓦、保溫、耐火砌筑破損脫落，閥門泄漏，爐墻開裂、漏煙漏灰等宏觀缺陷。在材質(zhì)金相分析中基本，未發(fā)現(xiàn)受熱面管、集箱、管道、閥門等出現(xiàn)過熱爆管、疲勞裂紋、珠光體嚴(yán)重球化或石墨化情況。在無(wú)損檢測(cè)過程中，基本上未發(fā)現(xiàn)管材和焊縫原始缺陷的擴(kuò)展。

4 低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)面臨的問題和困難

目前，低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐按電站鍋爐的要求進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)存在諸多問題和困難。

4.1 檢驗(yàn)時(shí)間不足

余熱鍋爐一般為成套裝置中的部件，鍋爐啟停爐時(shí)間受生產(chǎn)制約大，不同于火力發(fā)電廠的鍋爐機(jī)組，有專門的調(diào)度檢修計(jì)劃，有充足的時(shí)間來(lái)完成設(shè)備檢驗(yàn)。

4.2 檢驗(yàn)時(shí)機(jī)沖突

隨著政策的層層加碼，特種設(shè)備的安全生產(chǎn)監(jiān)管越來(lái)越嚴(yán)。余熱鍋爐到內(nèi)部檢驗(yàn)周期時(shí)，往往不具備停爐條件，使用單位需長(zhǎng)期向監(jiān)檢機(jī)構(gòu)提出延期檢驗(yàn)申請(qǐng)，增加了監(jiān)管與生產(chǎn)的矛盾。

4.3 技術(shù)儲(chǔ)備力量不足

余熱發(fā)電鍋爐因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用單位的運(yùn)行人員和維護(hù)人員一般都比較精簡(jiǎn)。其專業(yè)技術(shù)人員的儲(chǔ)備和真正的發(fā)電廠有相當(dāng)大的差距。余熱鍋爐因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往很多受熱面為箱體或管排結(jié)構(gòu)，內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，水冷壁和省煤器需要割管，割管后使用單位想靠自己的力量恢復(fù)難度相當(dāng)大。

4.4 準(zhǔn)備工作量大

因按照電站鍋爐的要求進(jìn)行，用戶前期需要做搭架、拆保溫、打磨，所有門孔需打開、通風(fēng)換氣、清理雜物等相關(guān)準(zhǔn)備工作，甚至還需要其他部門配合招投標(biāo)等工作。其工作量大，往往得不到用戶良好的支持與配合。

4.5 檢驗(yàn)資源浪費(fèi)

目前，全國(guó)各地特種設(shè)備保有量大，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的發(fā)展也不充分不平衡。余熱發(fā)電鍋爐的一次內(nèi)檢至少需要鍋爐檢驗(yàn)人員3名以上，檢驗(yàn)時(shí)間一般為1～2天。目前，就重慶地區(qū)，電站鍋爐總共240臺(tái)，其中低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐104臺(tái)，占比43%以上，占用了相當(dāng)大的檢驗(yàn)資源。

5 結(jié)語(yǔ)

原《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》（九九版）第21條：電站鍋爐是指以發(fā)電或熱、電聯(lián)產(chǎn)為主要目的的鍋爐，一般是指額定工作壓力大于等于3.8MPa的鍋爐。按此版規(guī)則的要求，低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐可按工業(yè)鍋爐進(jìn)行檢驗(yàn)。在《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》（2015版）中，省去了電站鍋爐的壓力限制，導(dǎo)致低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐需要按照電站鍋爐的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。

終上所述，基于低溫低壓余熱發(fā)電鍋爐的特殊性，內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，沒有必要按照電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)的方法和要求進(jìn)行檢驗(yàn)，按照工業(yè)鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)的方法和要求亦能夠達(dá)到有效檢驗(yàn)的目的。同時(shí)，建議在《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》下一版修訂中，修改為A級(jí)電站鍋爐和帶過熱器的A級(jí)鍋爐按照電站鍋爐檢驗(yàn)。