簡析超臨界鍋爐安裝階段防爆管控制

王昌躍

摘要：近幾年超臨界、超超臨界電站鍋爐爆管的次數(shù)和頻率均較亞臨界鍋爐大大增加的情況，本文分析了安裝引起鍋爐爆管的原因，并提出了控制措施。

關(guān)鍵詞：超臨界鍋爐 安裝爆管 控制措施

1引言

電力行業(yè)是我國重要的基礎(chǔ)行業(yè)之一，一直受到國家產(chǎn)業(yè)政策的支持。隨著未來我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，電力需求將繼續(xù)保持較高的增長速度。目前中國發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量均已居世界第二位，但人均用電水平仍然較低，與世界平均水平仍有較大差距。在電源結(jié)構(gòu)中，我國火電所占比例較大，2006年底我國火電裝機(jī)容量占全部裝機(jī)容量的77.8%、火電發(fā)電量占83.17%。我國火力發(fā)電設(shè)備在各主要電網(wǎng)中主力機(jī)組的單機(jī)容量為20-60萬千瓦，單機(jī)60萬千瓦以上的大容量、高參數(shù)超臨界機(jī)組仍為少數(shù)。根據(jù)我國資源結(jié)構(gòu)狀況，未來我國將進(jìn)一步調(diào)整電源結(jié)構(gòu)，不斷優(yōu)化火電的機(jī)組結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和地區(qū)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)火電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)升級和更新，嚴(yán)格壓縮和限制常規(guī)小火電的發(fā)展，不斷提高大機(jī)組、高效能、環(huán)保型機(jī)組的比重。但是近幾年投產(chǎn)的超臨界、超超臨界機(jī)組鍋爐爆管的次數(shù)和頻率都較亞臨界機(jī)組鍋爐大大增加。超臨界、超超臨界鍋爐由于機(jī)組容量大、參數(shù)高，爆管后造成的間接損壞大，停機(jī)處理時(shí)間長、費(fèi)用高，給發(fā)電公司造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，也影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此各發(fā)電公司均對此非常重視，組織設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試運(yùn)行單位進(jìn)行爆管原因分析，制定相應(yīng)的控制措施。

2鍋爐爆管原因分析

就目前統(tǒng)計(jì)機(jī)組情況來看，爆管主要發(fā)生在屏式過熱器和水冷壁區(qū)域。鍋爐爆管的原因有很多，例如：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、制造缺陷、安裝原因、燃燒煤種、運(yùn)行控制方式等等。下面僅從超臨界鍋爐的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安裝施工兩個(gè)方面進(jìn)行原因分析，并提出相應(yīng)的控制措施。

2.1超臨界鍋爐受熱面特點(diǎn)

2.1.1超臨界直流鍋爐特點(diǎn)

a)水冷壁管徑較小、管壁較厚。超臨界直流鍋爐過熱器出口壓力一般為24.7Mpa，受熱面承受的壓力更高，因此直流鍋爐水冷壁較亞臨界汽包爐水冷壁管徑小、管壁厚。目前國內(nèi)三家鍋爐廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的超臨界直流鍋爐水冷壁均分為上、下兩部分，上部為垂直管水冷壁，管徑為∮31.8，下部為螺旋管水冷壁，管徑為∮38，中間有過渡集箱，水冷壁管徑比較小，尤其是垂直管水冷壁，異物容易積留在里面，流通面積減小，造成水冷壁管過燒爆管。

b)超臨界鍋爐的屏式過熱器管屏入口端設(shè)計(jì)有節(jié)流孔，各廠家設(shè)計(jì)不完全相同，節(jié)流孔有布置在前屏過熱器入口端，也有布置在后屏過熱器入口端，節(jié)流孔有10mm至14mm多種規(guī)格。在運(yùn)行過程中，容易造成節(jié)流孔位置容易積留異物，流通面積減小。另外國內(nèi)一家鍋爐廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的60萬超臨界鍋爐，屏式過熱器管屏和小集箱整體供貨，且無手孔裝置，管屏集箱和匯集集箱的連接管座預(yù)留比較長，大約900mm，增大了檢查和清理的難度，入口集箱內(nèi)容易積留異物。以上兩種情況均可造成屏過管子過燒爆管。

2.1.2超超臨界鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

以哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的66萬超超臨界鍋爐為例說明：

a)水冷壁管徑較小、管壁較厚，分為上下兩部分，中間布置有中間集箱，兩級混合器?；旌掀饕蚱浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，造成檢查和清理困難，容易遺留異物。另鍋爐包墻受熱面、頂棚受熱面的入口也都布置有混合器，也較難檢查和清理。

b)鍋爐分隔屏過熱器入口、后屏過熱器管屏入口端、末級過熱器管屏入口端、水冷壁下集箱均設(shè)有節(jié)流孔，全爐共1797個(gè)，最小規(guī)格為7mm，吹管期間殘余雜物很容易在節(jié)流孔處堵塞，以及受熱面其他部位如彎曲半徑較小的彎頭處均可能造成殘余異物沉積。

2.2鍋爐安裝施工

安裝施工造成鍋爐爆管的原因主要有兩個(gè)方面：

2.2.1安裝過程中沒有發(fā)現(xiàn)廠家制造過程中缺陷和安裝過程中產(chǎn)生的母材損害。廠家制造過程中的缺陷包括受熱面母材缺陷、廠家焊縫缺陷等，安裝過程中產(chǎn)生的母材損害主要有受熱面母材割傷、高合金鋼受熱面電弧擊傷等。上述缺陷均可在機(jī)組運(yùn)行過程中造成受熱面泄漏爆管。

2.2.2安裝施工過程中，受熱面內(nèi)部清潔工作做得不好，造成異物進(jìn)入和遺留在受熱面內(nèi)部，造成受熱面運(yùn)行過程中堵塞而受熱不均爆管。受熱面內(nèi)部清潔工作做不好的原因有以下幾個(gè)方面造成：

a)施工人員和監(jiān)督檢查人員責(zé)任心不強(qiáng)，不能嚴(yán)格按照規(guī)范和廠家要求施工。

b)超臨界大容量鍋爐安裝工程量大、施工周期長，長期的防護(hù)過程中不能完全避免異物會(huì)進(jìn)入受熱面內(nèi)部。

c)受限于設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，施工現(xiàn)場檢查清理難度大，部分位置使用常規(guī)的方法無法確保受熱面內(nèi)部達(dá)到清潔。如長度20m以上的集箱且無檢查手孔、混合器等。

d)部分設(shè)備制造過程中的異物有較強(qiáng)的隱蔽性，視覺上不易被發(fā)現(xiàn)。例如集箱加工過程中產(chǎn)生的“眼鏡片”無縫的貼在集箱的管座孔的位置，顏色同集箱內(nèi)壁一致，很難被發(fā)現(xiàn)。

3控制措施

3.1火電鍋爐安裝已經(jīng)有比較成熟的安裝技術(shù)和工藝，針對受熱面防爆管主要有以下措施，這些措施對超臨界鍋爐同樣適用：

a)加強(qiáng)對受熱面管子母材的缺陷檢查。從爆管情況來看，有的是因?yàn)楣茏幽覆膯栴}，尤其是砂眼，這就要求我們加強(qiáng)對受熱面安裝前的檢查，發(fā)動(dòng)廣大施工人員查找缺陷，把隱患消除在安裝前的設(shè)備檢查過程中。

b)加強(qiáng)對施工人員質(zhì)量意識(shí)的培訓(xùn)和教育，提高施工人員的責(zé)任心，做到“誰施工，誰負(fù)責(zé)”。

c)嚴(yán)格遵守行業(yè)的受熱面清理通球規(guī)范，加強(qiáng)對受熱面管子通球試驗(yàn)的管理。對受熱面管子進(jìn)行通球試驗(yàn)，是保證其暢通的主要措施。，要從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)對通球試驗(yàn)的管理，一要加強(qiáng)對球的嚴(yán)格管理、建立用球臺(tái)帳；二要建立通球責(zé)任制制度，工程開工時(shí)，即安排專人負(fù)責(zé)整個(gè)鍋爐受熱面通球工作，建立詳細(xì)的受熱面通球臺(tái)帳，明確通球日期、通球范圍、通球人、檢查人、是否及時(shí)封堵等，保證所有的受熱面管子在焊接、安裝以前做完通球試驗(yàn)并暢通無阻；三要建立責(zé)任追究制度。

d)加強(qiáng)現(xiàn)場的監(jiān)督檢查，確保封堵及時(shí)，避免異物進(jìn)入。

e)加強(qiáng)密封焊接、保溫丁勾焊接和臨時(shí)附件割除的檢查驗(yàn)收，防止咬邊及損傷母材。

3.2針對目前國家提倡發(fā)展建設(shè)的超臨界、超超臨界電站鍋爐，在安裝階段還應(yīng)從以下幾個(gè)方面做好防爆管措施：

a)針對超臨界鍋爐部分設(shè)備因結(jié)構(gòu)原因現(xiàn)場常規(guī)方法檢查清理難度大，增加設(shè)備投入，使用工業(yè)內(nèi)窺鏡對設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行檢查，確保設(shè)備內(nèi)部所有位置均能檢查到。

b)加強(qiáng)對集箱內(nèi)的“眼鏡片”的檢查。目前，鍋爐加工的周期也在縮短，加工質(zhì)量有不同程度的下降，尤其是設(shè)備內(nèi)部清理更是無暇顧及，從而轉(zhuǎn)移到了施工現(xiàn)場，這就要求我們加強(qiáng)對集箱內(nèi)部的清理，重點(diǎn)是加工遺留的“眼鏡片”，確保不放過一個(gè)集箱。對于通長集箱、不便于檢查的集箱更要作為重中之重，想盡各種辦法進(jìn)行檢查，有時(shí)甚至可以要求設(shè)備廠家分段供貨，或預(yù)留檢查手孔。

c)超臨界鍋爐有節(jié)流孔多、檢查和清理難度大的設(shè)備多的特點(diǎn)，根據(jù)近幾年超臨界機(jī)組爆管情況的統(tǒng)計(jì)，超臨界鍋爐爆管大多發(fā)生在水冷壁、屏式過熱器、末級過熱器受熱面上，尤其是有節(jié)流孔的管屏。針對上述特點(diǎn)和爆管情況的統(tǒng)計(jì)，說明因鍋爐制造和安裝階段內(nèi)部不清潔導(dǎo)致節(jié)流孔的堵塞、流通面積減小，造成過燒爆管是引起爆管的重要原因。為此對超臨界鍋爐易爆管位置的受熱面進(jìn)行兩次檢查清理，將減少爆管的次數(shù)。第一次檢查清理為設(shè)備安裝階段正常步驟，第二次清理安排在機(jī)組吹管結(jié)束后進(jìn)行。詳細(xì)描述如下：

現(xiàn)機(jī)組吹管大多都分為兩個(gè)階段，目的是利用設(shè)備在冷熱態(tài)的轉(zhuǎn)換過程中，使頑固貼附在受熱面內(nèi)壁上的異物更好的脫落，而這些脫落的異物就容易在節(jié)流孔的位置引起堵塞。在機(jī)組吹管后，對可能累積異物的集箱、混合器等設(shè)備的檢查手孔進(jìn)行切割，利用工業(yè)內(nèi)窺鏡對集箱、混合器內(nèi)部進(jìn)行檢查，清理因機(jī)組吹管遺留的雜物。對有節(jié)流孔的管屏，不能每個(gè)管口都切割檢查，但是可以利用無損檢測RT對節(jié)流孔端部進(jìn)行拍片，管道節(jié)流孔位置是否積有異物，在RT底片上就可以判定出來，如有則可以在節(jié)流孔位置切割管道，進(jìn)行內(nèi)部異物的清理（吹管時(shí)異物不能通過，切割時(shí)振動(dòng)也不會(huì)將異物振落），清理后恢復(fù)即可。實(shí)踐證明，吹管后的檢查清理減少超臨界、超超臨界鍋爐爆管的次數(shù)效果非常明顯。廣東河源電廠的兩臺(tái)哈鍋超超臨界的鍋爐采用了吹管后切割拍片檢查清理的方法，在檢查中確實(shí)發(fā)現(xiàn)個(gè)別集箱內(nèi)有異物，有多個(gè)受熱面節(jié)流孔位置積有焊渣、“眼鏡片”等異物。河源電廠的一號(hào)機(jī)成就了哈爾濱鍋爐廠首臺(tái)超超臨界鍋爐在試運(yùn)過程中不爆管的業(yè)績。華能威海三期五號(hào)機(jī)組也采用的哈爾濱鍋爐廠超超臨界型鍋爐，在吹管后的檢查清理發(fā)現(xiàn)2個(gè)集箱、5個(gè)水冷壁二級混合器、16根受熱面管子節(jié)流孔位置有異物，鍋爐在試運(yùn)中也沒有發(fā)生爆管。

4結(jié)束語

以上淺析了超臨界、超超臨界鍋爐在安裝階段的導(dǎo)致爆管原因，主要是安裝階段不能完全清理出設(shè)備制造和安裝階段遺留在受熱面的異物而造成的，并提出了控制措施。實(shí)踐證明，超臨界、超超臨界鍋爐的爆管是可以避免或較少的，只要在設(shè)備安裝階段嚴(yán)格按照規(guī)范清理檢查，在機(jī)組吹管后對可能有異物的部位進(jìn)行檢查清理就能達(dá)到減少因安裝原因?qū)е卤艿拇螖?shù)，減少經(jīng)濟(jì)損失。

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