古交電廠600 MW超臨界直流鍋爐四管泄漏分析

趙學斌，閆俊伏，李 鵬

山西古交發電廠二期工程鍋爐為哈爾濱鍋爐公司生產的一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行、帶內置式再循環泵啟動系統的HG－2000/25.4－YM12型直流鍋爐，鍋爐結構為單爐膛、平衡通風、固態排渣、全鋼架、全懸吊結構、π型布置、緊身封閉。燃燒系統為30只低NOx軸向旋流燃燒器采用前后墻布置、對沖燃燒，配置6臺HP1003/Dyn中速磨煤機正壓直吹式制粉系統。

二期工程#3爐于2010年10月27日首次點火，11月19日首次并網發電，168 h試運前發生6次爐管泄漏(爆管)，168 h試運后發生2次泄漏(爆管);#4爐于2010年11月28日首次點火，1月5日首次并網發電，至168 h試運前共發生4次爐管泄漏(爆管)。

鍋爐多次泄漏(爆管)造成調試中斷，嚴重影響了古交電廠二期工程調試計劃的順利進行，為分析清楚原因，古交電廠聘請有關專家，對二期工程2臺鍋爐的泄漏(爆管)，從損傷失效類型及形成原因兩方面進行了分析。

1 爆管位置及損傷方式

古交電廠二期#3、#4爐各次損傷(爆)管位置見表1，表 2。

表1 #3爐各次損傷(爆)管位置

表2 #4爐各次損傷(爆)管位置

2 失效類型及產生的主要原因

2.1 #3機組鍋爐

1)泄漏(爆管)第2次，第3次，第4次，第8次。失效類型：短時過熱爆破。產生的主要原因：相關部件內有堵塞物造成堵塞。

2)泄漏(爆管)第1次。失效類型：短時過熱爆破，或向火面鼓包。產生的主要原因：由于相關管子內介質流動不暢，與運行操作造成管內介質流量波動有關。

3)泄漏(爆管)第5次。失效類型：接管外表面損傷開裂，運行中擴展泄漏。產生的主要原因：試運行前，集箱長接管角焊縫旁外表面已損傷開裂，在試運中擴展泄漏。

4)泄漏(爆管)第6次。失效類型：管子在鰭片處受損傷泄漏。產生的主要原因：由于現場鰭片焊接不當，造成管子損傷泄漏。

5)泄漏(爆管)第7次。失效類型：管子泄漏，相鄰管被沖刷爆漏(開天窗)。產生的主要原因：由于水冷壁泄漏，造成對相鄰高再管的沖刷，致使其減薄爆漏，期間各部件相鄰管之間有相互沖刷損傷情況。

2.2 #4 機組鍋爐

1)泄漏(爆管)第1次，第3次。失效類型：短時過熱爆破。產生的主要原因：相關部件內有堵塞物造成堵塞。

2)泄漏(爆管)第2次。失效類型：管子泄漏，相鄰管被沖刷泄漏。產生的主要原因：與現場焊接有關。

3)泄漏(爆管)第4次。失效類型：未定，需進一步做失效分析。

3 綜合分析

1)#3、#4機組鍋爐發生鍋爐受熱面管損傷(爆)管次數較多，除本次重點研討分析的8+4次案例外，#3機組鍋爐在前墻中間聯箱上部偏右位置管子鰭片處又發生1次泄漏;#4機組鍋爐高溫再熱器與低溫立式再熱器連接水平管處又發生一起受熱面管損傷管泄漏。雖然次數多，但受熱面管損傷失效類型比較集中：a)水冷壁、屏式過熱器短時過熱爆破6次。主要原因：鍋爐受熱面(集箱或管子)內部有堵塞物，造成堵塞，被堵塞管子短時過熱爆破。b)受熱面管在現場鰭片(或密封)焊接處泄漏2次。主要原因：這2次均為現場安裝焊縫，其泄露是由于部件的焊接應力、結構應力、運行后膨脹不暢等因素造成的應力開裂。

2)在各次事故發生后，對其進行全面、認真的檢查、規范的修復至關重要。這樣可避免已出現損傷(缺陷)的管部件相繼發生事故，可避免在修復過程中產生新的損傷(缺陷)而造成事故。

3)高再、屏過管中發現異物，這是嚴重的安全隱患，應分析其產生原因，并且進一步對同類管屏進行重點檢查，及時清除。

4 檢查、檢驗建議

針對導致各次事故發生的主要原因，為防止(減少)同類事故的發生，專家組經充分討論，分部件提出下列檢查、檢驗建議。

下列所提出內容，如果與現場已實施的檢查檢驗工作項目相重復，本著保證檢查檢驗效果的原則，可再次進行檢查檢驗工作。但考慮到某些項目已經進行過檢查，反復割手孔也會造成不利影響等因素，并結合具體情況可適當刪減檢查項目。

檢查檢驗時應制定切實可行的《檢查檢驗實施方案》，認真加以實施。

在檢驗工作中，應采用先進的檢測手段，選用先進、適用的檢驗設備，以力求檢驗結果的全面和準確。

檢查檢驗中如發現缺陷或異常，應視情況擴大檢查檢驗范圍。

4.1 屏式過熱器

1)用內窺鏡探查屏式過熱器入口匯集集箱，重點查匯集集箱盲端的根部。

2)用內窺鏡探查屏式過熱器入口小集箱，檢查左右匯集集箱盲端下部所對應的兩端各5個小集箱，重點是檢查小集箱封堵根部(有手孔的一側)和節流孔內部。檢查過程和結果應有窺鏡錄像作為證據。

3)檢查屏式過熱器管排：重點檢查爐左右兩端各5排，尤其是與小集箱底部正下方管孔對應的管子，查屏式過熱器U形彎，檢查U形彎兩側彎頭部分、水平管段的焊口位置以及入口側垂直管的焊口部分。爐左右各檢查1排夾持管下彎頭。檢查方法：T91管采用拍片檢查，TP347H采用奧氏體內壁氧化物磁檢測儀檢查。

4.2 末級過熱器

1)用內窺鏡探查末級過熱器入口匯集集箱，重點查匯集集箱盲端的根部。

2)用內窺鏡探查末級過熱器入口小集箱，檢查爐左右兩端各3個小集箱，重點是檢查小集箱封堵根部(有手孔的一側)。

3)檢查末級過熱器管排：重點檢查左右兩端各3排，尤其是與小集箱底部正下方管孔對應的管子，查末端過熱器V形彎及入口側垂直管的焊口部分。檢查方法：T91管采用拍片檢查。

4.3 高溫再熱器

1)高溫再熱器管排檢查，隨機抽查3屏，重點檢查全屏10根管子底部銳角彎處。

2)檢查高溫再熱器全部101屏迎火面數前3根管的底部銳角彎處。

3)檢查方法采用拍片。

4.4 水冷壁集箱

1)中間集箱出口與垂直簪水冷壁連接引出水平管檢查，檢查數量為任選一面墻的50%管子，采用割管(200 mm)后用內窺鏡檢查。

2)折焰角入口集箱，用內窺鏡檢查。

4.5 外表面的宏觀檢查

1)水冷壁、頂棚、包墻等鰭片式受熱面的焊縫檢查，重點檢查拐角、分區、四角等應力集中位置，尤其是焊接不良區域，有疑問時可加做表面探傷檢驗。

2)屏式過熱器、末級過熱器、高溫再熱器等管排式受熱面檢查，重點進行齊整性檢查，有無亂排、跑管，并觀察管徑是否脹粗。

3)多次發生爆管的水冷壁引出管爐內垂直管區域，重點檢查管子向火面是否有局部脹粗或鼓包，如有發現及時處理。

5 檢查處理后機組情況

1)#4機組停機檢查，僅對屏過和末再的管排進行檢查，未發現堵塞物，4#機組順利于2011年6月5日通過168 h試運，再未發生爆管和泄漏。

2)#3機組因時間緊迫，僅對屏過和末再的管排進行檢查，未發現堵塞物，至2011年8月13日未發生爆管，2011年8月14日凌晨4時再次發生爆管停機，爆管位置在屏過爐右第1排從內往外數第5根管，打開對應鍋爐屏過入口集箱端部檢查，發現有金屬屑和雜物，擴大檢查范圍，總計32根集箱中有17個集箱內發現存有金屬屑和雜物，最大圓形金屬雜物直徑達25 mm，厚3 mm，經清理后，鍋爐運行正常。

6 結論

為了加強電廠防磨防爆工作，降低超臨界機組的四管泄漏事故，在機組選型、制造監督、調試與運行維護上采取以下措施。

6.1 機組設計選型、制造監督

1)設計中盡量不要采用節流孔結構，即使選用也應限制節流孔徑不能過小。

2)加強聯箱或管道與三通對接焊縫的焊接質量控制和檢驗。

3)加強水冷壁和包覆過熱器鰭片焊接質量的檢查，嚴格控制漏焊、虛焊、過燒和咬邊等缺陷。

4)提高設備內部清潔度的控制要求，原材料內壁應清潔，防止儲運過程中長期露天放置，導致設備內部生銹，檢查清理制造和運輸儲存過程遺留的雜物，在安裝過程中對鉆孔、切割、打磨等工序結束后，均應進行清理，聯箱封口前應履行內部清潔度驗收手續。

5)對鍋爐系統的處理，應防腐，保護，酸洗，防止處理不當引起管道內積聚雜物和銹皮、氧化皮等。

6.2 調試與運行

1)對有節流孔結構的鍋爐，建議采用降壓吹管或穩壓吹管與降壓吹管結合的方式，增大吹管系數，提高吹管質量。

2)超臨界鍋爐酸洗、吹管結束及首次試運行(注：鍋爐首次啟動最好不要帶滿負荷)后，應對聯箱和節流孔處進行檢查。并注意對系統內焊渣、泥沙、金屬碎屑類雜物的清理。

3)應加強超溫管理。監督超溫預防和控制措施的落實情況，做好金屬超溫情況的統計分析工作。

4)應進一步關注鍋爐汽水品質以及爐管結垢情況，防止大面積應力腐蝕等缺陷產生危害設備運行安全。

5)做好燃燒調整，降低鍋爐煙氣溫度分布偏差，降低受熱面壁溫偏差。

6)控制鍋爐升降負荷速率，防止受熱面壁溫發生大幅度波動和瞬間波動。加強蒸汽溫度控制，防止很低負荷時投用減溫水。

6.3 維 護

1)加強對內壁氧化皮厚度和氧化皮脫落后堆積狀況的檢查。

2)加強對有節流孔結構的受熱面進口集箱及其上游出口集箱檢查與清理，加強對小直徑節流孔處雜物檢查。

3)加強壁溫測點維護，保證運行人員監視需要。

4)加強鍋爐受熱面，集箱及相關管系的膨脹檢查，防止膨脹不暢發生拉裂。

5)加強受熱面防磨防爆檢查，盡早暴露缺陷，減少泄漏和爆管損失。

6)做好設備改造，提高設備安全水平。

［1］ 龍會國，龍 毅，陳紅冬，等.300 MW機組鍋爐“四管”泄漏檢修分析［J］.熱力發電，2010，4(4)：46－48.

［2］ 李培華.鍋爐“四管”泄漏事故發生的原因分析及對策［J］.熱力發電，2005，9(9)：49－51.