探究聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐運(yùn)行問(wèn)題及解決對(duì)策

王天倫

（哈爾濱電氣國(guó)際工程有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150028）

在科技水平不斷發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，電力的發(fā)展與人們的日常生活息息相關(guān)，為工作和生活提供很大的便捷。以燃煤為主要能源的火力發(fā)電站和以燃燒天然氣為主要能源的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站是世界主要的火力發(fā)電站，為世界提供大部分的電力。在未來(lái)新建發(fā)電項(xiàng)目中，聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電的模式將會(huì)占比越來(lái)越大，聯(lián)合循環(huán)電站機(jī)組的可利用率和全年運(yùn)行時(shí)間等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也將會(huì)越來(lái)越重要。

我國(guó)目前多數(shù)的聯(lián)合循環(huán)電廠的工作負(fù)荷不斷加大，導(dǎo)致了在聯(lián)合循環(huán)電廠發(fā)電過(guò)程中的工作負(fù)荷逐漸改為中間負(fù)荷甚至尖峰運(yùn)行，而這就會(huì)造成余熱鍋爐在調(diào)峰運(yùn)行后發(fā)生故障的概率大大增加。因此，要積極探索在聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電過(guò)程中余熱鍋爐發(fā)生故障的原因，并尋求相關(guān)的解決辦法。只有這樣，才能保證聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電的效率，提高聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電工程的工程水平；把控聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電中的每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，促進(jìn)聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電工程的發(fā)展完善，為我國(guó)的國(guó)民生活和國(guó)家發(fā)展提供穩(wěn)定充足的電力資源。

針對(duì)這一情況，文章將對(duì)目前聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐會(huì)產(chǎn)生的故障以及解決余熱鍋爐故障的具體策略進(jìn)行詳細(xì)闡述。希望能對(duì)聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐日常維護(hù)以及故障修復(fù)起到一定參考作用。所以，文章提出了余熱鍋爐調(diào)峰運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的典型事故及對(duì)策，加強(qiáng)了日常維護(hù)當(dāng)中的一些具體措施。

1 聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐典型故障以及對(duì)應(yīng)現(xiàn)象

1.1 過(guò)熱系統(tǒng)管道和再熱系統(tǒng)管道的爆管

首先，當(dāng)聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐在調(diào)峰運(yùn)行的時(shí)候，由于溫度不斷升高時(shí)常會(huì)發(fā)生過(guò)熱系統(tǒng)管道爆管以及省煤器管損壞的問(wèn)題。

而當(dāng)余熱鍋爐過(guò)熱系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)及省煤器管道損壞的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)以下現(xiàn)象：第一，在余熱鍋爐的模塊受熱面附近會(huì)出現(xiàn)雜音；第二，各系統(tǒng)的蒸汽壓力出現(xiàn)明顯的下降；第三，余熱鍋爐的各系統(tǒng)的蒸汽流量出現(xiàn)不正常的小于給水流量的現(xiàn)象；第四，余熱鍋爐底部、人孔門(mén)等位置會(huì)出現(xiàn)漏水的情況。

過(guò)熱系統(tǒng)管道爆管誘發(fā)原因主要有兩個(gè)。管道在長(zhǎng)期過(guò)熱狀態(tài)下運(yùn)行導(dǎo)致的爆管：過(guò)熱系統(tǒng)管道在超溫幅度不太大的情況下，由于長(zhǎng)期處于超溫運(yùn)行，使得金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降，蠕變速度加快，管子發(fā)生脹粗直至破裂。短期過(guò)熱爆管：由于異物堵塞管道，或管內(nèi)嚴(yán)重結(jié)垢，鍋爐燃燒不穩(wěn)等原因，導(dǎo)致管道傳熱惡化，局部溫度急劇上升，超溫幅度較大并且超過(guò)金屬材料的極限允許溫度，而引起管道超溫爆裂。

當(dāng)余熱鍋爐的省煤器附近發(fā)生異常的響聲，或者鍋爐的給水流量不正常的大于相應(yīng)負(fù)荷的情況是，省煤器管道損壞的問(wèn)題就會(huì)出現(xiàn)。如果天然氣燃料中含硫成分較高，如果不能很好地控制排煙溫度，溫度低于酸露點(diǎn)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致硫的氧化物在余熱鍋爐尾部受熱面（即低壓省煤器或凝結(jié)水加熱器）析出，附著在受熱面鰭片管上。長(zhǎng)時(shí)間在這種工況下運(yùn)行，就會(huì)在余熱鍋爐尾部受熱面形成低溫腐蝕，從而導(dǎo)致省煤器管道管壁變薄，強(qiáng)度變?nèi)?，最終導(dǎo)致爆管。

1.2 汽包滿(mǎn)水

余熱鍋爐在調(diào)峰運(yùn)行的時(shí)候還容易出現(xiàn)汽包滿(mǎn)水的故障情況。而余熱鍋爐出現(xiàn)汽包滿(mǎn)水的故障的時(shí)候時(shí)常會(huì)出現(xiàn)一下的現(xiàn)象：第一，余熱鍋爐的各水位計(jì)指示會(huì)明顯增高，而且時(shí)常會(huì)達(dá)到報(bào)警值，會(huì)發(fā)生水位高報(bào)警的現(xiàn)象，這也是最直觀能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的現(xiàn)象。第二，余熱鍋爐汽包滿(mǎn)水故障時(shí)，還會(huì)發(fā)生過(guò)熱蒸汽溫度下降的現(xiàn)象。

如果余熱鍋爐汽包發(fā)生嚴(yán)重滿(mǎn)水的情況，就會(huì)出現(xiàn)氣溫直線(xiàn)下降，蒸汽管內(nèi)發(fā)生水擊的嚴(yán)重后果。不僅如此，汽包滿(mǎn)水還有可能造成蒸汽品質(zhì)惡化，過(guò)熱系統(tǒng)內(nèi)部管道結(jié)垢。輕則影響過(guò)熱蒸汽溫度，重則將使過(guò)熱系統(tǒng)管道爆裂。當(dāng)進(jìn)入汽輪機(jī)通流部分的水量較大時(shí)，水分子極大的動(dòng)量會(huì)直接打擊到高速旋轉(zhuǎn)的葉片上面，會(huì)使汽輪機(jī)葉片損傷和斷裂。

1.3 汽包缺水

余熱鍋爐在調(diào)峰運(yùn)行的時(shí)候不但容易出現(xiàn)汽包滿(mǎn)水的故障情況，還有可能發(fā)生汽包缺水的問(wèn)題。而余熱鍋爐在發(fā)生汽包缺水的問(wèn)題的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)以下現(xiàn)象：第一，鍋爐內(nèi)各水位計(jì)的指示會(huì)出現(xiàn)降低的現(xiàn)象。相對(duì)應(yīng)的，這時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)水位低的報(bào)警。第二，如果鍋爐內(nèi)嚴(yán)重缺水時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)氣溫上升，過(guò)熱蒸汽流量急劇下降的現(xiàn)象。

汽包液位過(guò)低，過(guò)熱系統(tǒng)蒸發(fā)量不足，會(huì)導(dǎo)致對(duì)煙氣的吸熱量降低，過(guò)熱蒸汽溫度和過(guò)熱蒸汽管道溫度急劇上升，溫度甚至可以超過(guò)過(guò)熱系統(tǒng)管道金屬承受的最高溫度，造成干燒的現(xiàn)象。長(zhǎng)期的干燒，會(huì)使得金屬?gòu)?qiáng)度降低，導(dǎo)致管道的耐壓能力減弱，最終降低余熱鍋爐的使用壽命。

1.4 余熱鍋爐本體局部超溫

余熱鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鍋爐本體局部溫度超標(biāo)的問(wèn)題。溫度超標(biāo)的主要現(xiàn)象是：第一，局部側(cè)墻或底部護(hù)板油漆被烤焦甚至脫落；第二，部分區(qū)域發(fā)生有肉眼可見(jiàn)的煙氣泄露的情況；第三，連接管道和爐墻的穿墻波紋管破損，有少量煙氣外泄的情況。

如果發(fā)現(xiàn)鍋爐本體局部溫度超標(biāo)的問(wèn)題不及時(shí)處理，就會(huì)導(dǎo)致超溫區(qū)域的面積越來(lái)越大，護(hù)板油漆脫落的情況越來(lái)越嚴(yán)重，鍋爐外觀受到影響。余熱鍋爐外護(hù)板或者穿墻波紋管破損處泄露的煙氣量會(huì)越來(lái)越大，導(dǎo)致鍋爐區(qū)域溫度升高，影響正常運(yùn)行維護(hù)。情況進(jìn)一步惡化，泄露的煙氣可能損毀臨近的電氣儀控電纜等設(shè)備，甚至釀成火災(zāi)。

2 聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐典型故障原因以及解決策略

2.1 過(guò)熱系統(tǒng)和再熱系統(tǒng)管道和受熱面的爆管的原因及解決策略

余熱鍋爐出現(xiàn)過(guò)熱器系統(tǒng)和再熱系統(tǒng)管道和受熱面的損壞，原因可能有以下幾種：第一，鍋爐蒸汽品質(zhì)不合格，管內(nèi)結(jié)垢情況嚴(yán)重；或者是鍋爐給水品質(zhì)不合格，管內(nèi)結(jié)垢或腐蝕就會(huì)造成余熱鍋爐出現(xiàn)省煤器受熱面損壞的現(xiàn)象。第二，余熱鍋爐汽水分離效果差或汽包水位高使蒸汽品質(zhì)惡化。第三，鍋爐內(nèi)給水溫度變化頻繁或太大，引起金屬疲勞而爆管。第四，余熱鍋爐設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，焊口設(shè)計(jì)較集中，產(chǎn)生的應(yīng)力較大，導(dǎo)致在運(yùn)行過(guò)程中，管道被拉斷。

余熱鍋爐出現(xiàn)過(guò)熱系統(tǒng)和再熱系統(tǒng)管道的損壞解決方法是：立即停機(jī)停爐，以免破口處大量蒸汽噴出損壞相鄰管束，擴(kuò)大事故。如泄漏不嚴(yán)重，允許短時(shí)間運(yùn)行，應(yīng)提出申請(qǐng)停機(jī)檢修。然后，判斷受熱面管束或管道的損壞程度。如果只是輕微泄漏時(shí)應(yīng)加強(qiáng)給水，維持汽包水位并申請(qǐng)停機(jī)。但是如果損壞嚴(yán)重?zé)o法維持水位時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)以免造成嚴(yán)重后果。停機(jī)后可繼續(xù)給水以維持水位，如受熱面管束或管道損壞不嚴(yán)重并能維持汽包水位的前提之下，可減負(fù)荷短時(shí)間運(yùn)行并申請(qǐng)停機(jī)。但是如果受熱面管束或管道損壞嚴(yán)重，無(wú)法維持水位時(shí)應(yīng)立即停機(jī)并盡可能維持水位。

停機(jī)后，當(dāng)爐膛溫度冷卻下來(lái)后，需要進(jìn)爐膛檢查管道破損位置。如果是集箱連接管道爆管，參照巴基斯坦必凱1 180 MW聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，制定專(zhuān)項(xiàng)修復(fù)方案。將破損地方切割下來(lái)，替換上新的管道，并完成焊接工作。如果是合金管道，制定專(zhuān)項(xiàng)修復(fù)方案，還要有針對(duì)性的熱處理方案。在修補(bǔ)破損的時(shí)候，焊接之前要對(duì)焊口進(jìn)行預(yù)熱，焊接后要對(duì)焊口進(jìn)行熱處理，以達(dá)到消除應(yīng)力的目的。避免此處替換管道的焊口應(yīng)力過(guò)于集中，在以后的運(yùn)行過(guò)程中，再次發(fā)生爆管的危害。

如果是受熱面模塊管束發(fā)生爆管或泄露，參照巴基斯坦百路凱1 223 MW聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，制定專(zhuān)項(xiàng)修復(fù)方案。由于發(fā)生破損的管道可能出現(xiàn)在模塊受熱面內(nèi)部，作業(yè)空間有限，無(wú)法直接切割和焊接作業(yè)。需要將最外側(cè)的管道切下來(lái)，直至切到破損管道。將破損管道修補(bǔ)完成后，再將之前切割下來(lái)的管道依次恢復(fù)。依次恢復(fù)前，需要對(duì)內(nèi)側(cè)管道焊口進(jìn)行無(wú)損探傷，以保證焊接質(zhì)量。

2.2 汽包滿(mǎn)水原因及解決策略

余熱鍋爐出現(xiàn)汽包滿(mǎn)水的原因可能有以下幾種：第一，集控室汽包水位數(shù)值顯示不正確，使運(yùn)行人員錯(cuò)誤操作。第二，鍋爐給水調(diào)節(jié)裝置失靈，調(diào)閥卡在最大位置。第三，汽機(jī)突升負(fù)荷，鍋爐氣壓突降，水位上升也有可能導(dǎo)致余熱鍋爐出現(xiàn)汽包滿(mǎn)水的現(xiàn)象。

余熱鍋爐出現(xiàn)汽包滿(mǎn)水的故障時(shí)解決的方法是：首先要去檢查水位計(jì)的正確性，進(jìn)行上、下水位對(duì)照。并將就地水位計(jì)上的讀數(shù)與集控室顯示屏上的水位計(jì)讀數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)對(duì)比。然后再確定水位計(jì)正確可靠時(shí)，減少給水量。如水位繼續(xù)升高，應(yīng)開(kāi)啟定期排污閥門(mén)或緊急放水閥門(mén)放水。

要注意，如水位超過(guò)水位計(jì)的上部可見(jiàn)水位時(shí)，應(yīng)緊急停爐報(bào)告值長(zhǎng)，做好相應(yīng)處理。全關(guān)余熱鍋爐入口三通擋板，并停止鍋爐上水，開(kāi)啟主汽管道的疏水。水位降至正常后，方可進(jìn)行鍋爐重新啟動(dòng)及恢復(fù)工作。

2.3 汽包缺水原因及解決策略

余熱鍋爐出現(xiàn)汽包缺水的原因可能有以下幾種：第一，集控室汽包水位數(shù)值顯示不正確，或就地液位計(jì)讀數(shù)有誤，使運(yùn)行人員錯(cuò)誤操作；第二，鍋爐的給水調(diào)節(jié)裝置失靈或者是給水管路、給水泵發(fā)生故障，以致給水壓力過(guò)低都有可能造成余熱鍋爐出現(xiàn)汽包缺水的故障發(fā)生。

余熱鍋爐出現(xiàn)汽包缺水的解決方法：首先要去檢查水位計(jì)的正確性，進(jìn)行上、下水位對(duì)照。并將就地水位計(jì)上的讀數(shù)與集控室顯示屏上的水位計(jì)讀數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)對(duì)比。確定水位計(jì)正確可靠時(shí)，檢查給水調(diào)節(jié)裝置是否失靈，應(yīng)手動(dòng)開(kāi)大給水系統(tǒng)旁路門(mén)增加給水水量。如這時(shí)候給水泵故障影響水壓時(shí)，應(yīng)立即起備用給水泵維持水壓。最后如果水位繼續(xù)下降至低值時(shí)，必須馬上緊急停爐，若水位低至不見(jiàn)時(shí)，嚴(yán)禁進(jìn)水，直至鍋爐冷卻完畢。

2.4 余熱鍋爐本體局部超溫原因及解決策略

余熱鍋爐出現(xiàn)本體局部超溫的原因可能有以下幾種：第一，余熱鍋爐在現(xiàn)場(chǎng)安裝階段，保溫棉施工質(zhì)量不合格，局部區(qū)域保溫厚度不夠，或未填充滿(mǎn)。保溫棉分層施工時(shí)，未按施工方案進(jìn)行分層搭接，導(dǎo)致煙氣可以直接接觸到鍋爐本體的外護(hù)板。第二，余熱鍋爐在現(xiàn)場(chǎng)安裝階段，鍋爐內(nèi)保溫的內(nèi)襯板施工質(zhì)量不滿(mǎn)足要求，內(nèi)襯板搭接有間隙。機(jī)組運(yùn)行之后，煙氣能夠沿著間隙進(jìn)入保溫內(nèi)部，將部分保溫棉吹走，導(dǎo)致局部區(qū)域保溫厚度不足，此處就會(huì)超溫。第三，金屬波紋管膨脹節(jié)在余熱鍋爐多次啟機(jī)、停機(jī)后，疲勞破損形成孔洞。因?yàn)闋t膛內(nèi)是正壓，煙氣便會(huì)從破損處外泄，導(dǎo)致此區(qū)域超溫。

余熱鍋爐出現(xiàn)局部超溫的問(wèn)題處理，可以在不影響機(jī)組正常運(yùn)行的情況下，先對(duì)超溫區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記隔離，進(jìn)入日常巡檢行列，并對(duì)超溫區(qū)域內(nèi)的動(dòng)力和控制電纜進(jìn)行防護(hù)，以免被煙氣熏烤影響機(jī)組正常運(yùn)行。機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)超溫區(qū)域進(jìn)行處置。

如果是鍋爐本體外護(hù)板局部超溫，當(dāng)滿(mǎn)足在爐膛內(nèi)部拆除內(nèi)襯板重新鋪設(shè)保溫的條件，那么恢復(fù)內(nèi)襯板時(shí)，要注意將內(nèi)襯板按照煙氣流動(dòng)的方向進(jìn)行搭接。若不能在爐膛內(nèi)部拆除內(nèi)襯板重新鋪設(shè)保溫，那么需要在外部將鍋爐外護(hù)板超溫區(qū)域割開(kāi)，將缺少保溫恢復(fù)后，再將割下來(lái)的外護(hù)板重新密封焊接上。如果是金屬波紋管膨脹節(jié)破損引起的超溫，需要對(duì)膨脹節(jié)進(jìn)行修復(fù)，并在膨脹節(jié)內(nèi)部塞滿(mǎn)保溫，以保證不會(huì)煙氣外漏?；蛘呤褂梅墙饘倥蛎浌?jié)代替金屬波紋管膨脹節(jié)。

聯(lián)合循環(huán)電站在發(fā)電過(guò)程中，余熱鍋爐時(shí)常會(huì)出現(xiàn)一系列故障，而造成發(fā)電效率受損或者更嚴(yán)中的安全事故。所以，文章針對(duì)聯(lián)合循環(huán)電站在發(fā)電過(guò)程中余熱鍋爐發(fā)生過(guò)熱系統(tǒng)和再熱系統(tǒng)管道和受熱面的爆管、汽包滿(mǎn)水、汽包缺水、余熱鍋爐本體局部超溫等常見(jiàn)故障，進(jìn)行原因分析，并對(duì)解決方法進(jìn)行了詳細(xì)地闡述，期望能對(duì)余熱鍋爐的故障防護(hù)以及事故處理對(duì)策起到一定積極作用。