600MW超臨界鍋爐防止氧化皮大量脫落的預防措施

陳業釗 詹海平

摘要：2016年5月4日22：23，某電廠發生了一起因鍋爐屏式過熱器爆管泄漏，機組被迫停運的不安全事件。鍋爐檢修人員打開人孔進行檢查，發現屏式過熱器右數第2排后屏第3圈出口段管（外往內數）發生爆漏。通過割管、金屬分析等手段檢查，認為是氧化皮對管子進行了阻塞，導致了蒸汽流量的降低，從而引起了管壁的超溫爆管。

關鍵詞：爆管泄漏；氧化皮；屏式過熱器；管壁超溫

1 前言

該電廠的鍋爐型號為DG1920/25.4-Ⅱ6型，是東方鍋爐廠生產的600MW超臨界參數變壓直流本生鍋爐，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道結構、采用煙氣擋板調節再熱汽溫，固態排渣，全鋼構架、全懸吊結構，平衡通風、露天布置，前后墻對沖燃燒。

2 事故經過

5月4日 14：00，機組負荷370MW，值班人員監盤發現凝汽器補水量偏大，值長隨即組織值班員對系統進行檢查分析，查找補水量增大的原因。17：30值班員監控CRT上發現四管泄漏監測畫面第10點、15點顯示異常、報警，比較主汽流量與給水流量和兩側蒸汽沿程溫度偏差，發現有逐步增大的現象，鍋爐巡檢到現場進行巡查，在10層電梯附近聽到鍋爐本體有異常聲音，值長聯系爐修專業人員確認是否為爐管泄漏。19：17爐修專業人員確認是鍋爐屏過受熱面泄漏，值長申請中調同意停機消缺。

3 原因分析

進入鍋爐中檢查，發現屏式過熱器右數第2排后屏第3圈出口段管（外往內數）發生爆漏，該圈管爆漏后向上變形、扭轉至距離頂棚約3m處，同時繞第1至20圈管出口段環成一圈，如圖1所示。造成第9圈管入口段，第1、2、4、18、19、20圈管出口段吹損。

爆管泄漏的位置位于出口段彎頭附近，爆裂的開口較大，成魚嘴形狀，爆口邊緣顯得粗鈍，但管壁未見明顯的減薄，其附近存在少許平行于管子軸線的裂紋，這是明顯的過熱爆管特征，如圖2所示。檢查出口直管段割管處發現：管子內壁存在氧化皮，較薄，厚度約0.3mm，同時已部分脫落，如圖3所示。入口直管段T91/TP347H異種鋼焊接接頭上方T91側40mm處（標高約為58m）存在鼓包現象，管徑由45mm脹粗為59.2mm。

材質分析：對發生爆漏的管圈作光譜半定量分析，結果如下：

檢測結果符合設計要求（屏式過熱器入口段材質要求為T91，出口段材質要求為TP347H）。

由于此次爆漏發生在機組剛開機不久，爆漏位置位于管屏下部彎頭附近，爆漏呈現典型的短時過熱爆管特征-魚嘴狀，通過割管、金屬分析等手段檢查，認為是氧化皮的大量脫落對管子進行了阻塞，導致了蒸汽流量的降低，從而引起管壁的超溫爆管。

4 預防措施

該電廠鍋爐屏過出口段采用的鋼材屬于粗晶粒奧氏體耐熱不銹鋼TP347H，在開機、停機及加減負荷等工況變化的情況下，蒸汽管道容易會產生氧化皮層的剝落，同時因為超臨界機組受熱面的管內徑較小，容易造成異物在彎頭部位堆積、堵塞，從而造成超溫爆管的情況出現。

為此做出下面幾點預防措施建議：啟動過程中，總的原則就是嚴格按照運行規程規定的速率升溫升壓，盡量不使用減溫水。（升溫升壓速率參考值：過、再蒸汽溫度0～200時，≤2℃/min；200～300時，≤1.5℃/min；大于300時，≤1℃/min；升壓速度應≤0.1MPa/min）

正常運行過程中，目前氧化皮的生成無法根除，但是我們知道它生成的速度與管壁的溫度有很大關系，溫度越高，生成的速度就越快。因此，運行過程中的一個總的原則就是避免超溫。那么需要做好以下這幾個方面：調整好燃燒（通過不同煤種的煤粉細度、一次風量/溫度、二次風配風、爐膛漏風等參數進行調整），通過吹灰等手段保持換熱面清潔，理想狀態是控制過熱器減溫水開度在50%以內，再熱汽減溫水為零。

停爐過程中是降溫的過程，是一個極容易發生氧化皮大量脫落的過程，根據統計數據表明，在350℃附近最容易發生大量的脫落。停爐過程中總的原則是：嚴格執行降溫減壓的速率，絕對避免滅火后驟冷的情況出現。并且在滅火后，應全面進行檢查汽水系統，看是否存在輕微的泄漏。

5 結束語

預防鍋爐損壞，是一個長期而細致的工作。對于氧化皮脫落堵塞的情況，應利用停機時間對受熱面進行全面檢查，有計劃有重點地對爆漏管段附近管排進行檢查，防止泄露造成其它管壁的異常減薄；對爆漏管屏的進、出口集箱進行內窺檢查；對附近屏式過熱器、高溫過熱器管屏下彎頭氧化皮堆積情況進行檢查，防止氧化皮脫落堵塞管子。對煙氣流速高、事故頻發部位、容易超高溫附近展開預防性檢查。做到防治結合，做好“四管”的檢查維修工作。

參考文獻：

[1]景紅光，等.《超臨界直流鍋爐氧化皮控制措施》.

[2]李文軍，等《超臨界鍋爐奧氏體不銹鋼管爆漏原因分析及預防控制措施》.