超超臨界直流鍋爐“四管”爆漏原因分析及對策

陳 捷

(江蘇大唐國際呂四港發(fā)電有限責任公司，江蘇 啟東226246)

0 引言

電廠鍋爐“四管”（水冷壁管、過熱器管、再熱器管、省煤器管）爆漏，一直是影響火力發(fā)電廠安全、經(jīng)濟運行的重要問題。近年來，超超臨界機組的相繼投產(chǎn)對我國各大電網(wǎng)的安全提出了更高的要求，大機組非計劃停運對電網(wǎng)的壓力也逐漸呈增大趨勢。所以，加大超超臨界機組鍋爐“四管”的防磨防爆檢查力度，將“四管”爆漏的機率降到最低限度，以此來保證電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定，是我們目前提高火力發(fā)電廠燃煤機組的安全運行水平的一種有效手段。

1 鍋爐概述

大唐國際呂四港發(fā)電有限公司4×660MW機組鍋爐系哈爾濱鍋爐廠有限責任公司制造的HG-2000/26.15-YM3型超超臨界參數(shù)變壓運行直流鍋爐，采用П型布置、單爐膛、改進型低NOX PM主燃燒器和MACT型低NOx分級送風燃燒系統(tǒng)、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。過熱蒸汽調(diào)溫方式以煤水比為主，同時設置三級噴水減溫器；再熱蒸汽主要采用尾部豎井分隔煙道調(diào)溫擋板調(diào)溫，同時燃燒器的擺動對再熱蒸汽溫度也有一定的調(diào)節(jié)作用，在低溫再熱器入口管道上還設置有事故噴水減溫器。鍋爐采用平衡通風、緊身封閉布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)，燃用晉北煤。

鍋爐主要參數(shù)見下表：

表1

2 鍋爐爆管泄漏事件

1、2、3、4號機組分別于 2010年 3月 14日、3月 6日、3月 31日、6月6日通過基建168小時試運轉(zhuǎn)入商業(yè)運行。在2010年這一年中，包括試運階段，4臺鍋爐共發(fā)生爆漏事故15次，其中1號鍋爐6次，爆漏部位涵蓋后屏過熱器、末級過熱器、省煤器、末級再熱器過渡管；2號鍋爐3次，爆漏部位涵蓋后屏過熱器、末級過熱器、省煤器；3號鍋爐2次，爆漏部位為水冷壁；4號鍋爐4次，爆漏涵蓋包括后屏過熱器、末級過熱器、水冷壁。

3 爆管泄漏的原因分析

筆者選擇具有代表性的4次爆漏事故進行分析。

3.1 2010年12月16日2號鍋爐省煤器爆漏

檢查發(fā)現(xiàn)爆口在低再側(cè)省煤器入口管爐右側(cè)數(shù)第6排從上向下數(shù)第1根管，距離省煤器入口集箱約400mm處的迎風面。爆口尺寸較大，長約200mm，寬約36mm；爆口邊緣較鋒利，爆口兩端呈撕裂狀。爆口附近管子迎風面有大面積磨損減薄痕跡，基本可以排除管子材料缺陷或焊接缺陷導致的爆漏，為典型煙氣磨損或蒸汽吹損減薄泄漏爆口形貌，但附近沒有吹灰器以及其它爆口存在，因此排除蒸汽吹損的原因。

對爆口所在位置的其他管子進行擴大檢查，發(fā)現(xiàn)低溫再熱器側(cè)省煤器入口管在靠近入口集箱的管段普遍存在迎風面磨損情況。聯(lián)系到磨損較嚴重區(qū)域?qū)臒煔飧舭澹词∶浩魅肟诩渑c中隔墻下集箱之間的密封隔板）因安裝不良掉落三塊的異?，F(xiàn)象，經(jīng)調(diào)查，由于再熱器的汽溫偏低，運行時保持再熱器側(cè)煙氣擋板開度為100%，而過熱器側(cè)煙氣擋板開度一般保持在20%～30%，導致兩側(cè)煙氣流量和風壓偏差較大，一旦發(fā)生煙氣隔板掉落密封不嚴的情況，必然產(chǎn)生較嚴重的漏風現(xiàn)象，因此判斷由于煙氣擋板漏風，導致形成局部煙氣走廊，造成漏風口附近的低溫再熱器側(cè)省煤器管子迎風面局部煙氣磨損減薄造成泄漏。

3.2 2010年4月8日1號鍋爐末級再熱器爆漏

檢查發(fā)現(xiàn)，末級再熱器在頂棚管上方，從左向右第26排由前向后第3根過渡管段產(chǎn)生橫向斷裂，并將旁邊頂棚管吹損兩根。隨后進行細致的著色檢查，最終共發(fā)現(xiàn)存在裂紋缺陷的管段共178根。該橫向穿透性裂紋存在于管段（Φ60×14.5 SA-213TP310HCbN L=150mm）與管段（Φ60×4 SA-213TP310HCbN）廠內(nèi)焊口上邊緣。在管子變徑部位環(huán)向開裂，管壁幾乎沒有減薄，內(nèi)壁無腐蝕。管子的化學成分、力學性能均符合ASME標準要求。管子開裂處和遠離開裂處的組織均為奧氏體，無過熱特征。管子變徑部位由于結(jié)構(gòu)原因（剛性突然變?。?，而且正好位于頂棚高度，在末再出口集箱產(chǎn)生較大熱位移后，管子在該處必定會受到較大的彎曲應力，再加上變徑處內(nèi)壁加工粗糙、倒角不到位形成溝槽等引起的應力集中，這是引起管子開裂的主要原因。

3.3 2010年3月16日3號鍋爐水冷壁爆管

停爐后確認爆管位置在爐內(nèi)標高43米右側(cè)墻水冷壁前數(shù)第175根、爐內(nèi)標高22米右側(cè)墻水冷壁前數(shù)第173根，爆管管段材質(zhì)15CrMoG，為Φ28.6×6.2內(nèi)螺紋管。爆口呈菱形，爆口邊緣較鈍，爆管顏色整體呈藍黑色；爆口在安裝焊口上方距焊口較近，焊口在焊肉位置均有縱向裂紋且周圍有不同程度漲粗及鼓包。另外，右側(cè)墻水冷壁前數(shù)第174根焊口在焊肉位置迎火側(cè)及背火側(cè)均有縱向裂紋，焊口周圍有不同程度漲粗。因右側(cè)墻前數(shù)第173、174、175、176四根水冷壁管對應下集箱前數(shù)第44根三叉管，內(nèi)有節(jié)流孔。分析為異物堵塞節(jié)流孔，長期過熱爆管。

3.4 2010年1月11號1號爐后屏過熱器爆管

檢查發(fā)現(xiàn)后屏過熱器第17屏第8根，第18屏第8根，均在下部大U形彎水平直管段中間部位爆開。爆口呈菱形，爆管管段顏色整體呈暗褐色，材質(zhì)A-213S30432，規(guī)格為Φ51×9.5，其上部直管有明顯過熱變色現(xiàn)象。分析為在入口節(jié)流孔部位有異物堵塞，導致短期過熱爆管。割管檢查未發(fā)現(xiàn)異物，考慮在爆管瞬間被吹走。擴大檢查時，在直管有明顯過熱變色的末過第27屏第7、8根節(jié)流孔部位發(fā)現(xiàn)金屬氧化物等異物。

4 對策

針對省煤器爆管問題，我們對低溫再熱器側(cè)省煤器入口管及臨近的其他管子進行全面檢查，凡壁厚減薄超過30%的省煤器管子均更換。重新設計中隔墻下集箱與省煤器入口集箱之間的中間隔板安裝方式。用于安裝中間隔板的扁鋼與集箱上的覆板之間采用連續(xù)滿焊的方式進行連接；中間隔板與扁鋼之間，在不影響膨脹的基礎上，采取密封焊接，以防止隔墻漏風。

針對末再管屏出口過渡短管裂紋的共性問題，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)該過渡短管階梯存在刀槽、尖角、圓角過渡半徑不夠、光潔度不夠、壁厚不均等情況，不符合工藝設計規(guī)范，部分管段壁厚偏差達到0.2—0.4mm，存在薄弱點，要求廠家對過渡管結(jié)構(gòu)進行改進。另外，測量末級再熱器集箱與頂棚管中心的相對位置，集箱向左偏移4.5mm。

針對因異物堵管引發(fā)爆管的問題則利用檢修機會通過射線、開手孔等方式檢查，如有異物及時清理，確保管道清潔。凡是涉及換管的工作，則明確各方責任，講究工藝，層層把關，杜絕將新異物帶入受熱面管道。

5 結(jié)語

通過一段時間的檢修實踐，我們找到了HG-2000/26.15-YM3型超超臨界參數(shù)變壓運行直流鍋爐在設計、加工、安裝方面導致鍋爐“四管”暴漏的問題，也找到了解決問題的辦法。隨著鍋爐運行時間的加長，高溫受熱面氧化皮脫落堵管導致爆管的問題也會逐漸表現(xiàn)出來，這更需要我們?nèi)ヌ接懡鉀Q。