600 MW等級超臨界機組鍋爐預防四管泄漏

劉 濤，韓 磊，劉川槐，孟德彪，王 偉，吳兆香，朱 睿

（淮浙煤電有限責任公司鳳臺發(fā)電分公司，安徽淮南 232072）

0 引言

鍋爐“四管”是指鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器，鍋爐四管涵蓋了鍋爐的全部受熱面。近年來我國鍋爐設備事故造成的非計劃停運次數(shù)占機組全部非計劃停運次數(shù)的48.9%，而其中由于鍋爐四管泄漏事故造成的非計劃停運又占鍋爐總的非停事故次數(shù)的60.5%。四管泄漏事故多，不僅對機組的穩(wěn)定運行構成了嚴重威脅，影響發(fā)電指標的完成和導致經(jīng)濟效益降低，而且還直接影響到電網(wǎng)的正常調(diào)度。

預防鍋爐四管泄漏已成為各火力發(fā)電廠一項重要任務和研究方向。針對造成鍋爐四管泄漏的原因，各電廠制定了一系列的防范措施。但即便如此，鍋爐四管泄漏問題仍然十分普遍。

鳳臺電廠在總結鍋爐四管泄漏防治經(jīng)驗的同時，通過不斷的探索，形成包括基建管理、設備運行、機組檢修、金屬監(jiān)督、化學監(jiān)督和熱工監(jiān)督等多環(huán)節(jié)防范措施，進行綜合治理，取得了良好的效果。

1 鍋爐簡介

鳳臺電廠一期2×630 MW超臨界機組配套鍋爐為東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的超臨界參數(shù)變壓直流爐，型號為DG1900/25.4-Ⅱ1，鍋爐為前后墻對沖燃燒，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道、采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐，設計煤種為淮南煙煤。鳳臺電廠一號機組于2008年8月6日投產(chǎn)，2號機組于同年9月29日投產(chǎn)。截至目前，鳳臺電廠1號和2號機組分別累計運行時間約為80 000 h和70 000 h。

鳳臺電廠二期2×660 MW超臨界機組配套上海鍋爐廠有限公司制造的超超臨界參數(shù)變壓直流爐，型號為SG-2009/28-M6004，鍋爐為四角切圓燃燒，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道、采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π形鍋爐，設計煤種為淮南煙煤。鳳臺電廠二期2臺爐于2013年底投入商業(yè)運行，運行時間約25 000 h。

2 預防四管泄漏措施

2.1 基建防范措施

2.1.1 做好制造過程中設備內(nèi)部清潔度檢查和安裝過程中膨脹問題

在制造階段，重點檢查聯(lián)箱和大管道的清潔度。封裝前應對異物情況檢查確認，為防止眼鏡片、電磨頭、鐵刨花等異物遺留，采用內(nèi)窺鏡對與集箱相連的接管100%進行檢查。安裝階段期間，安裝前后對所有集箱用內(nèi)窺鏡檢查確認，遇到異物進行打撈。對受熱面節(jié)流圈和彎頭進行拍片檢查。受熱面安裝前要進行100%的通球，確保沒有通球遺留在管內(nèi)。受熱面焊接時，盡量避免采用可溶性紙，如采用，要確保可溶性紙在后續(xù)的沖管和運行中能夠溶化，采用優(yōu)質(zhì)可溶性紙，且按要求做成漏斗狀。

安裝過程對疏水、排污、放汽（空氣）、預暖、取樣等管路約束情況進行全面檢查，防止膨脹受阻引起的拉裂問題。對膨脹位移較大的管路上布置的閥門，不應用固定托架或剛性吊架，而應采用彈簧吊架。

2.1.2 做好制造和安裝過程金屬監(jiān)督

加強基建階段的監(jiān)造、制造質(zhì)量安全性能檢驗、安裝質(zhì)量監(jiān)檢和全過程金屬監(jiān)督工作。在制造和安裝階段，加強對管道母材質(zhì)量的監(jiān)督檢驗，核查管道母材產(chǎn)品質(zhì)量證明書，對管道出廠無損檢驗報告進行確認。對檢驗報告的真實性有懷疑時，安排無損檢測。對水冷壁鰭片焊接質(zhì)量的監(jiān)督檢驗，出廠前對水冷壁鰭片焊縫質(zhì)量進行宏觀檢查和PT（Penetration Testing，滲透檢測）抽查，重點對彎制區(qū)域和結構特殊部位進行PT檢測。加強對聯(lián)箱管座角焊縫質(zhì)量的監(jiān)督檢驗，提高安全性能檢驗中角焊縫超聲和磁粉的抽檢比例，如發(fā)現(xiàn)問題進一步擴大檢驗比例。

2.2 運行防范措施

2.2.1 防止鍋爐啟停期間超溫

鍋爐的運行工況是決定鍋爐“四管”能否長期安全運行的關鍵因素。加強運行操作技能，熟練掌握承壓設備的運行特性和操作技能，嚴格執(zhí)行運行規(guī)程，加強超溫超壓的管理與考核細則。實行全過程控制（機組啟動階段、正常運行階段、停運階段），針對不同階段的工作內(nèi)容制定了相應的規(guī)定措施、控制方法及考核辦法。

啟停過程是溫度變化幅度最大的階段，重點做好啟停過程要控制好溫升、溫降速率。針對在機組啟動過程中更易加劇高溫受熱面管壁溫度上升過快這一負面效應，嚴格控制升、降溫速度。控制分離器進口溫度和主再熱汽溫變化率＜1.5℃/min，嚴防鍋爐急劇升溫或急劇冷卻引起氧化皮脫落、膨脹拉裂風險。按照規(guī)程投運減溫水，特別是啟停階段的減溫水投運，嚴禁大量使用過熱器減溫水，蒸汽流量＜10%BMCR（Boiler Maximum Continuous Rating，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）時，不允許投用減溫水，防止減溫水導致氧化皮的脫落或水塞。

鍋爐熄火后冷卻采用悶爐方式，避免進行快速冷卻，防止發(fā)生氧化皮脫落或膨脹拉裂。特別是在鍋爐停爐搶修時要確保悶爐時間，禁止為了搶進度提前強制通風冷卻。采用熱爐放水余熱烘干法和抽真空法，對鍋爐進行保養(yǎng)。如停爐時間超過45 d，充氮保養(yǎng)。

日常運行期間，運行人員對壁溫加強監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)超溫的管子做好記錄、認真分析和采取相應對策；同時對超溫報警功能進行完善。

2.2.2 減溫水合理投用

運行操作要求平緩調(diào)節(jié)汽溫，避免參數(shù)大幅度波動，嚴格控制管壁超溫情況。過熱汽溫主要通過調(diào)整鍋爐的水煤比來進行調(diào)整，盡量減少過熱汽三級減溫水的用量，優(yōu)先用過熱汽一、二級減溫水來控制主汽溫度。各級減溫水采用小開度，保證減溫水后的溫度還是有一點溫升，減溫后汽溫應大于對應壓力下飽和溫度以上10℃。再熱汽溫由尾部煙道擋板調(diào)節(jié)和改變?nèi)紵鞯臄[角進行調(diào)節(jié)，盡量不采用噴水調(diào)節(jié)。

2.2.3 加強吹灰器運行管理

加強吹灰器運行時的跟蹤檢查及定期維護。要求在吹灰器執(zhí)行吹灰的時候，維護人員就地檢查，如果吹灰器有異常，及時開票處理，防止吹灰器卡澀停留及蒸汽帶水造成受熱面管子吹損加劇。每月對吹灰器提升閥進行內(nèi)漏檢查，每季度對吹灰槍管壁厚進行測量。通過技術改造對尾部受熱面原蒸汽吹灰逐步改用聲波吹灰器，減輕了尾部受熱面的吹損。優(yōu)化吹灰頻率和吹灰壓力，原吹灰壓力2 MPa降至長式吹壓力1.8 MPa，短吹壓力1.2 MPa，長式吹灰器和短式吹灰器吹灰頻率從每天一次改為每2 d一次。調(diào)整吹灰器吹灰壓力、吹灰頻率，加強提升閥的檢查，有效防止冷凝水內(nèi)漏對受熱面造成熱疲勞損傷，同時也減輕了吹灰器對受熱面的吹損，延長了“四管”使用壽命。

2.3 檢修采取防范措施

2.3.1 加強“四管”防磨防爆檢查

每次停機，對鍋爐“四管”進行防磨防爆檢查，對鍋爐容易出現(xiàn)的地方進行重點檢查。例如吹灰器通道、燃燒器喉口、冷灰斗、異種鋼接頭、減溫水噴嘴等。在防磨防爆檢查過程中，4號機組調(diào)停過程中發(fā)現(xiàn)重大隱患多處，其中冷灰斗區(qū)域機械損傷最嚴重一處管壁減薄3 mm（原水冷壁管規(guī)格Φ38×7 mm）；省煤器靠近前包墻處碰磨嚴重，管壁減薄至4.1 mm（原省煤器管規(guī)格Φ48×8 mm）；水平煙道處冷卻定位管與吹灰器槍桿碰磨嚴重，剩余壁厚4.2 mm（定位管規(guī)格Φ51×8.5 mm）。以上管壁減薄嚴重，超過換管極限，避免了鍋爐“四管”泄漏造成機組停運風險。

2.3.2 做好檢修過程中的金屬監(jiān)督

做好焊接、熱處理及檢驗的質(zhì)量監(jiān)督，對焊工、熱處理工及檢驗人員的資質(zhì)以及工藝進行嚴格審核，對焊工實施焊前考試，從材料使用前復核、現(xiàn)場施工和檢驗質(zhì)量各個環(huán)節(jié)開展全過程監(jiān)督，每天對施工現(xiàn)場的焊接、熱處理人員的資質(zhì)、持證項目及工藝的執(zhí)行情況進行嚴格檢查；對射線檢驗采取每天了解情況并分階段進行底片復審的監(jiān)督方式，對底片質(zhì)量達不到要求的，及時要求復檢；對超聲波檢驗，采取現(xiàn)場跟蹤的監(jiān)督方式；對滲透檢驗采取抽看顯像效果的監(jiān)督方式。保證受監(jiān)焊口的焊接、熱處理及檢驗質(zhì)量。

嚴格按照《電站鍋爐壓力容器檢驗規(guī)程》《火力發(fā)電廠金屬技術監(jiān)督規(guī)程》要求，并結合機組設備運行情況，受監(jiān)部件以往出現(xiàn)過的問題及存在的安全隱患和薄弱環(huán)節(jié)，年度重點工作及其他同類型機組暴露出的問題，制定金屬監(jiān)督檢驗項目，積極開展預防性檢測工作。重點做好4項工作。

（1）異種鋼焊口、聯(lián)箱短管角焊縫及直插式溫度套管角焊縫等容易失效的受監(jiān)部件進行重點檢查，發(fā)現(xiàn)超標缺陷及時消除。

（2）開展性能狀態(tài)與壽命評估工作，掌握長期運行過程中材料變化規(guī)律，綜合評估管子的服役狀況，對末再、末過定期取樣測試，及時掌握材料性能變化情況。

（3）針對奧氏體不銹鋼材料氧化皮問題，采取“逢停必檢”措施。

（4）針對再熱器減溫器和三級減溫器噴嘴管，經(jīng)常出現(xiàn)斷裂和裂紋問題，平均2年檢查1次，現(xiàn)在計劃對該減溫器進行改造，采用T形新型減溫器，提高使用壽命，確保減溫器噴水正常霧化。

2.3.3 重視“四管”泄漏搶修和水壓試驗

在鍋爐“四管”泄漏消缺處理過程中，注意原始泄漏點周邊管排受泄漏汽水沖刷情況，避免鄰近受沖刷磨損部位漏查、漏處理情況的發(fā)生。認真分析泄漏原因，必要時結合金相分析、力學性能試驗等手段來認清失效本質(zhì)，采取對策，從源頭上予以治理并做到舉一反三，加強其他類似部位的檢查和消缺，消除事故隱患，防止相似的泄漏重復發(fā)生。消缺處理實施全過程監(jiān)督。

重視水壓試驗，加強水壓查漏工作：對于一些比較隱蔽部位的缺陷，難以通過宏觀或無損檢測手段來發(fā)現(xiàn)，則必須通過水壓試驗來查漏。鳳臺電廠每次檢修后都要進行水壓查漏，受熱面、承壓部件搶修后，如條件許可，也必須進行水壓查漏，二個A修周期后的鍋爐及大面積更換受熱面管子的鍋爐應進行超壓水壓試驗，通過水壓查漏發(fā)現(xiàn)并處理了許多隱蔽部位的嚴密性缺陷，避免運行中承壓部件泄漏而造成停機消缺，保障了鍋爐服役安全性。

2.4 化學監(jiān)督防范措施

2.4.1 做好汽水品質(zhì)控制與監(jiān)督管理

做好化學監(jiān)督，嚴格控制汽水品質(zhì)和停爐保養(yǎng)：汽水品質(zhì)對鍋爐“四管”管的長期安全服役有著重要影響，汽水品質(zhì)差不僅導致受熱面腐蝕，還會產(chǎn)生結垢影響傳熱，導致超溫。

按照GB/T 12145—2016《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質(zhì)量》的規(guī)定，嚴格監(jiān)控熱力系統(tǒng)設備水汽監(jiān)督項目與指標，防止因汽水品質(zhì)不合格導致受熱面大面積腐蝕、泄漏加強在線化學儀表的維護和在線檢驗，確保在線化學儀表的準確。嚴格控制凝結水、給水品質(zhì)，對凝結水進行100%水量精處理，加強凝汽器換熱管道泄漏檢測，檢漏裝置100%投運，發(fā)現(xiàn)異常及時采取措施，避免鍋爐受熱面結垢導致超溫，給水加氧應參照DL/T 805.4—2016《火電廠汽水化學導則第4部分：鍋爐給水處理》的規(guī)定進行。嚴格執(zhí)行機組啟動階段水汽指標監(jiān)督工作，必要時應通過采取限負荷、降壓運行方式等方式確保啟動各階段水質(zhì)指標合格。

2.4.2 做好停爐保養(yǎng)及停（備）用設備監(jiān)督管理

熱力設備停（備）用期間應根據(jù)DL/T 956—2018《火力發(fā)電廠停（備）用熱力設備防銹蝕導則》的規(guī)定進行防銹蝕保護，在熱力設備檢修時，應按DL/T 1115—2009《火力發(fā)電廠機組大修化學檢查導則》的規(guī)定，對省煤器、水冷壁、過熱器及再熱器進行割管檢查腐蝕情況并建立相關臺帳，根據(jù)測量結果評價判定是否進行化學清洗，如有需要應適時優(yōu)化調(diào)整爐內(nèi)加藥及水汽品質(zhì)控制方式。鍋爐化學清洗方案應按DL/T 794—2012《火力發(fā)電廠鍋爐化學清洗導則》的要求執(zhí)行。過熱器存在積鹽時應在啟機前進行水沖洗，直至沖洗排水水質(zhì)相關指標穩(wěn)定時為止。

2.5 熱控監(jiān)督防范措施

2.5.1 加強對測量系統(tǒng)可靠性的監(jiān)督

各受熱面應正確配置溫度測點，合理安排校驗；同時要加強水質(zhì)、壁溫等重要參數(shù)的監(jiān)控，并設置合理的報警限值，完善參數(shù)報警。爐管泄漏報警裝置應加強巡檢，確保裝置可靠運行。

2.5.2 優(yōu)化控制，提高自動品質(zhì)

加強主再熱汽溫的監(jiān)控調(diào)整，改善汽溫調(diào)節(jié)品質(zhì)，避免局部過熱。正常運行中要優(yōu)化減溫水控制，盡量避免大幅度調(diào)整減溫水造成減溫器后管壁溫度突變；在機組啟動過程中，要通過燃燒調(diào)整控制好汽溫，必要時設置禁投邏輯，防止不合理投用減溫水。

3 實施效果

各項措施實施后，2018年年度無一因四管泄漏造成機組非停，其中1號機組已經(jīng)連續(xù)運行755 d，創(chuàng)下了同類機組最長連續(xù)運行時間紀錄。實際表明：通過對前期出現(xiàn)的問題和其他電廠前期出現(xiàn)的“四管”泄漏問題進行原因分析，舉一反三，提出預防措施，落實在基建、生產(chǎn)期間，通過不同環(huán)節(jié)提出相應的預防措施和手段，可以有效的避免鍋爐“四管”泄漏次數(shù)，提高機組運行可靠性。

4 結論

通過對基建管理、設備運行、機組檢修、金屬監(jiān)督、化學監(jiān)督、熱工監(jiān)督各環(huán)節(jié)做好防范措施，進行綜合治理，取得良好效果。

（1）在基建管理期間，通過集箱及大管道內(nèi)部清潔度檢查和全過程金屬監(jiān)督，大大減少了“四管”泄漏的隱患，為鍋爐穩(wěn)定運行打下良好基礎。

（2）在設備運行期間，尤其是機組啟停嚴格控制溫度速率變化，嚴格執(zhí)行超溫考核細則，合理投用減溫水，加強吹灰器管理，停機做好保養(yǎng)措施。正確的運行操作對鍋爐承壓部件壽命的損傷或延長有著至關重要的內(nèi)在影響。

（3）在設備檢修期間，通過鍋爐“四管”防磨防爆檢查，嚴格做好焊接、熱處理和檢驗的質(zhì)量監(jiān)督，重點做好奧氏體不銹鋼氧化皮檢測、再熱器減溫水噴嘴檢查、異種鋼焊口及管接座無損檢測工作。在此過程中，消除設備缺陷，確保鍋爐安全穩(wěn)定運行。