防爆管技術研究—以西塞山電廠超超臨界機組鍋爐為例

摘 要：鍋爐在國民經濟建設以及人民生活中有著重要的作用，它是火力發電的三大設備之一，是工業生產中能源動力供應的主要設備。本文主要以湖北華電西塞山二期2×600MW級燃煤發電機組為依托，分析超超臨界鍋爐爆管原因，并給出預防爆管的幾項措施，旨在提高設備的制作和安裝質量，最大限度減少超超臨界機組發生爆管的機率，提高電廠的經濟效益。

關鍵詞：鍋爐爆管 超超臨界機組

中圖分類號：TK223文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0114-01

我國是對鍋爐設計、制造、安裝、使用、修理和改造等環節實行全過程安全管理的國家。隨著鍋爐容量的不斷增加，其對設備制造工藝、安裝技術水平的要求也逐漸提高。高壓力、高出力的鍋爐結構復雜程度在不斷增加，因此導致鍋爐爆管的潛在因素也在增加。截止目前，國內已投產的超超臨界機組在調試、運行過程中基本上都出現了不同程度的爆管現象，鍋爐爆管是超超臨界機組很難攻克的一道難關，給電廠的生產和運行帶來巨大影響，并且因鍋爐爆管而產生的非停對電網沖擊也很大，嚴重影響電網的安全穩定運行。

西塞山電廠二期工程設計為兩臺裝機容量680MW的國產超超臨界機組，為深入探討設備設計、制造、安裝、運行等環節中會導致超超臨界機組發生爆管的原因，有針對性的采取必要的管理和技術措施，本文將對超臨界機組的防爆管技術進行研究，旨在將本工程鍋爐發生爆管的機率降到最低。

1 超超臨界鍋爐爆管原因分析

1.1 設備制造原因

超超臨界機組鍋爐部分管道中安裝有節流孔，每一根受熱面管中的節流孔圈的直徑都是根據水動力計算得出，通過節流管道中的介質來控制管道中介質流量[1]。不同位置受熱面管中的介質流量都有所不同，所以節流孔圈孔徑也都有所不同。如果在制造過程中，節流孔位置和孔徑安裝錯誤，則會造成在運行過程中管內介質流量不能符合原設計水動力。例如節流孔圈孔徑比原設計小，在高負荷運行的情況下會造成管內介質流量少于設計值，導致管材冷卻不夠，造成金屬超溫而爆管。由此可見，設備制造過程中焊接、材質、內部清潔度、節流孔位置及尺寸等方面產生的質量缺陷是導致鍋爐爆管的主要因素。

1.2 設備安裝原因

設備安裝過程中焊接、材質、內部清潔度等方面產生的質量缺陷是導致鍋爐爆管的主要因素，主要有以下幾點：

（1）集箱和管子加工過程中會存在切削片、刨花片，拼裝組焊過程中容易帶入焊條頭、石子、氧化皮等雜物。組合安裝前，雖有壓縮空氣吹掃、通球、內窺鏡檢查等工序，但仍有清理死角，導則雜物存留在受熱面內，直到吹管時氣流擾動吹出而堵塞在節流孔處，引發鍋爐爆管。

（2）受熱面出廠時均進行水壓試驗，管子內存有排放不凈的水，部分鉆孔鐵屑和片狀鐵片長時間放置后發生銹蝕與受熱面內壁粘貼一起，壓縮空氣吹掃、通球均不能有效清除，鍋爐經過酸洗、吹管等過程與管壁剝離，堵塞在集箱管口或節流孔處引發爆管。

（3）受熱面安裝時高空作業時間長，部分集箱、管子封頭脫落，或管子焊接前高空磨口、對口時有雜物落入，不能及時發現及處理，遺留在系統內；打磨坡口時鐵屑會留在管內，水壓、酸洗臨時管道安裝時，若直接用電焊焊接，焊渣會進入正式系統內，上述雜物在吹管過程中堵塞節流孔圈引發鍋爐爆管。

（4）受熱面安裝過程中，施工人員對設備要進行鰭片切割、拼縫、對口、密封焊、熱處理等操作，如不慎將受熱面管子割傷、管材減薄、焊接咬邊、熱處理時間不到位等，就會產生在高溫高壓下爆管。

1.3 鍋爐調試及運行原因

鍋爐運行過程中燃燒調節不當，產生局部超溫也將會導致鍋爐爆管。由于燃燒器是布置在水冷壁墻上的切圓形式，而不是四角切圓，在特殊情況下，例如在濕態轉干態的過程中，鍋爐強制循環泵流量有300t/h左右，在停止運行鍋爐循環泵后，鍋爐給水流量減少，燃燒器噴口二次周界風開度小，若一次風和二次風配風不當，會造成燃燒器出口煙氣偏斜，噴口右側水冷壁管溫升過快，長時間運行，會造成管材疲勞，造成爆管。

另外，超超臨界機組的固有特性所引起的節流孔堵塞也會導致鍋爐爆管。在超超臨界鍋爐運行過程中，由于機組升降負荷和鍋爐燃燒調節，會造成金屬溫度頻繁變化，在管內壁形成多層氧化膜，最終導致氧化皮剝離。剝離的氧化皮會在節流孔位置沉積，造成節流孔孔徑減小甚至堵塞，堵塞后的受熱面管內沒有介質流動，造成管道干燒超溫而爆管。

2 預防鍋爐爆管采取的主要措施

2.1 嚴格控制設備質量

設備出廠前，要派出有關技術人員奔赴各個設備制造廠，監督檢查、現場見證設備的制作質量。受熱面組合前認真檢查，首先是原材料材質控制，查看受熱面是否有壓扁、撞傷、裂紋、重皮和砂眼等現象；對合金材質進行100%光譜復查，重視焊口、鰭片及合金附件的復查；其次是測厚檢查，采用測厚儀對受熱面彎管、焊口處壁厚測量，對不符合設計要求的換管處理；再次對現場焊縫做100%探傷檢查，對有缺陷的焊縫割除后重新焊接，直至拍片檢查合格為止。

2.2 加強受熱面內部清潔度檢查

管排通球時嚴格按照《電力建設施工及驗收技術規范》及廠家技術文件規定選球，嚴禁鋼球以小代大，嚴禁用其它物品代替。建立完整的領用制度和監督機制，通球時有質檢員或技術員在場，監理、總包、業主旁站監督，無旁站通球無效。通球后做好記錄，記錄上應有通球人員、監護人、旁站人員簽字。如有通球不暢現象，用漆筆做好標識，上報專工、監理共同協商制定處理辦法后進行處理，通球完成后要及時辦理封閉簽證。

為了保證西塞山電廠3號機組主要承壓部件（集箱、節流孔）內部清潔度滿足要求，確保新建機組的安全運行，西塞山項目部委托西安熱工研究院有限公司對3號機組集箱進行清潔度檢查和節流孔吹管后射線檢查，對集箱第一次清潔度檢查在安裝前、第二次清潔度檢查在封口前、第三次清潔度檢查在蒸汽吹管后。集箱檢查時，由施工單位自檢、第三方內窺鏡復檢合格后由監理、質檢人員確認，對所有管口進行可靠封閉，并進行封閉簽證。高空安裝集箱封閉前，用內窺鏡再次檢查內部是否干凈，發現異物用大功率吸塵器吸出，清理完成后由質檢、監理確認，并進行封閉簽證。

3 結語

隨著能源結構的不斷調整和升級，具有大容量、高效率、高清潔度、低排放和低能耗等特點的超臨界、超超臨界機組將逐步取代現有的常規火電機組。本研究所采取的措施可以有效地提高設備的制作和安裝質量，可從最大限度上減少超超臨界機組發生爆管的機率，提高電廠的經濟效益。本研究已應用于西塞山電廠二期工程中，研究項目的實施對于確保電廠連續、安全和穩定運行具有積極的意義。

參考文獻

[1]邵天佑.超超臨界機組水冷壁節流孔板結垢爆管分析及預防[J].電力建設，2009，30（11）：84-86.