探究聯合循環電站余熱鍋爐運行問題及解決對策

王天倫

（哈爾濱電氣國際工程有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150028）

在科技水平不斷發展的當今社會，電力的發展與人們的日常生活息息相關，為工作和生活提供很大的便捷。以燃煤為主要能源的火力發電站和以燃燒天然氣為主要能源的聯合循環發電站是世界主要的火力發電站，為世界提供大部分的電力。在未來新建發電項目中，聯合循環電站發電的模式將會占比越來越大，聯合循環電站機組的可利用率和全年運行時間等經濟指標也將會越來越重要。

我國目前多數的聯合循環電廠的工作負荷不斷加大，導致了在聯合循環電廠發電過程中的工作負荷逐漸改為中間負荷甚至尖峰運行，而這就會造成余熱鍋爐在調峰運行后發生故障的概率大大增加。因此，要積極探索在聯合循環電站發電過程中余熱鍋爐發生故障的原因，并尋求相關的解決辦法。只有這樣，才能保證聯合循環電站發電的效率，提高聯合循環電站發電工程的工程水平；把控聯合循環電站發電中的每一個施工環節，促進聯合循環電站發電工程的發展完善，為我國的國民生活和國家發展提供穩定充足的電力資源。

針對這一情況，文章將對目前聯合循環電站余熱鍋爐會產生的故障以及解決余熱鍋爐故障的具體策略進行詳細闡述。希望能對聯合循環電站余熱鍋爐日常維護以及故障修復起到一定參考作用。所以，文章提出了余熱鍋爐調峰運行時出現的典型事故及對策，加強了日常維護當中的一些具體措施。

1 聯合循環電站余熱鍋爐典型故障以及對應現象

1.1 過熱系統管道和再熱系統管道的爆管

首先，當聯合循環電站余熱鍋爐在調峰運行的時候，由于溫度不斷升高時常會發生過熱系統管道爆管以及省煤器管損壞的問題。

而當余熱鍋爐過熱系統、再熱系統及省煤器管道損壞的時候，就會出現以下現象：第一，在余熱鍋爐的模塊受熱面附近會出現雜音；第二，各系統的蒸汽壓力出現明顯的下降；第三，余熱鍋爐的各系統的蒸汽流量出現不正常的小于給水流量的現象；第四，余熱鍋爐底部、人孔門等位置會出現漏水的情況。

過熱系統管道爆管誘發原因主要有兩個。管道在長期過熱狀態下運行導致的爆管：過熱系統管道在超溫幅度不太大的情況下，由于長期處于超溫運行，使得金屬材料的機械強度下降，蠕變速度加快，管子發生脹粗直至破裂。短期過熱爆管：由于異物堵塞管道，或管內嚴重結垢，鍋爐燃燒不穩等原因，導致管道傳熱惡化，局部溫度急劇上升，超溫幅度較大并且超過金屬材料的極限允許溫度，而引起管道超溫爆裂。

當余熱鍋爐的省煤器附近發生異常的響聲，或者鍋爐的給水流量不正常的大于相應負荷的情況是，省煤器管道損壞的問題就會出現。如果天然氣燃料中含硫成分較高，如果不能很好地控制排煙溫度，溫度低于酸露點時，就會導致硫的氧化物在余熱鍋爐尾部受熱面（即低壓省煤器或凝結水加熱器）析出，附著在受熱面鰭片管上。長時間在這種工況下運行，就會在余熱鍋爐尾部受熱面形成低溫腐蝕，從而導致省煤器管道管壁變薄，強度變弱，最終導致爆管。

1.2 汽包滿水

余熱鍋爐在調峰運行的時候還容易出現汽包滿水的故障情況。而余熱鍋爐出現汽包滿水的故障的時候時常會出現一下的現象：第一，余熱鍋爐的各水位計指示會明顯增高，而且時常會達到報警值，會發生水位高報警的現象，這也是最直觀能發現問題的現象。第二，余熱鍋爐汽包滿水故障時，還會發生過熱蒸汽溫度下降的現象。

如果余熱鍋爐汽包發生嚴重滿水的情況，就會出現氣溫直線下降，蒸汽管內發生水擊的嚴重后果。不僅如此，汽包滿水還有可能造成蒸汽品質惡化，過熱系統內部管道結垢。輕則影響過熱蒸汽溫度，重則將使過熱系統管道爆裂。當進入汽輪機通流部分的水量較大時，水分子極大的動量會直接打擊到高速旋轉的葉片上面，會使汽輪機葉片損傷和斷裂。

1.3 汽包缺水

余熱鍋爐在調峰運行的時候不但容易出現汽包滿水的故障情況，還有可能發生汽包缺水的問題。而余熱鍋爐在發生汽包缺水的問題的時候會出現以下現象：第一，鍋爐內各水位計的指示會出現降低的現象。相對應的，這時候就會出現水位低的報警。第二，如果鍋爐內嚴重缺水時，就會出現氣溫上升，過熱蒸汽流量急劇下降的現象。

汽包液位過低，過熱系統蒸發量不足，會導致對煙氣的吸熱量降低，過熱蒸汽溫度和過熱蒸汽管道溫度急劇上升，溫度甚至可以超過過熱系統管道金屬承受的最高溫度，造成干燒的現象。長期的干燒，會使得金屬強度降低，導致管道的耐壓能力減弱，最終降低余熱鍋爐的使用壽命。

1.4 余熱鍋爐本體局部超溫

余熱鍋爐在運行過程中，經常會出現鍋爐本體局部溫度超標的問題。溫度超標的主要現象是：第一，局部側墻或底部護板油漆被烤焦甚至脫落；第二，部分區域發生有肉眼可見的煙氣泄露的情況；第三，連接管道和爐墻的穿墻波紋管破損，有少量煙氣外泄的情況。

如果發現鍋爐本體局部溫度超標的問題不及時處理，就會導致超溫區域的面積越來越大，護板油漆脫落的情況越來越嚴重，鍋爐外觀受到影響。余熱鍋爐外護板或者穿墻波紋管破損處泄露的煙氣量會越來越大，導致鍋爐區域溫度升高，影響正常運行維護。情況進一步惡化，泄露的煙氣可能損毀臨近的電氣儀控電纜等設備，甚至釀成火災。

2 聯合循環電站余熱鍋爐典型故障原因以及解決策略

2.1 過熱系統和再熱系統管道和受熱面的爆管的原因及解決策略

余熱鍋爐出現過熱器系統和再熱系統管道和受熱面的損壞，原因可能有以下幾種：第一，鍋爐蒸汽品質不合格，管內結垢情況嚴重；或者是鍋爐給水品質不合格，管內結垢或腐蝕就會造成余熱鍋爐出現省煤器受熱面損壞的現象。第二，余熱鍋爐汽水分離效果差或汽包水位高使蒸汽品質惡化。第三，鍋爐內給水溫度變化頻繁或太大，引起金屬疲勞而爆管。第四，余熱鍋爐設計施工過程中，焊口設計較集中，產生的應力較大，導致在運行過程中，管道被拉斷。

余熱鍋爐出現過熱系統和再熱系統管道的損壞解決方法是：立即停機停爐，以免破口處大量蒸汽噴出損壞相鄰管束，擴大事故。如泄漏不嚴重，允許短時間運行，應提出申請停機檢修。然后，判斷受熱面管束或管道的損壞程度。如果只是輕微泄漏時應加強給水，維持汽包水位并申請停機。但是如果損壞嚴重無法維持水位時，應立即停機以免造成嚴重后果。停機后可繼續給水以維持水位，如受熱面管束或管道損壞不嚴重并能維持汽包水位的前提之下，可減負荷短時間運行并申請停機。但是如果受熱面管束或管道損壞嚴重，無法維持水位時應立即停機并盡可能維持水位。

停機后，當爐膛溫度冷卻下來后，需要進爐膛檢查管道破損位置。如果是集箱連接管道爆管，參照巴基斯坦必凱1 180 MW聯合循環電站項目經驗，制定專項修復方案。將破損地方切割下來，替換上新的管道，并完成焊接工作。如果是合金管道，制定專項修復方案，還要有針對性的熱處理方案。在修補破損的時候，焊接之前要對焊口進行預熱，焊接后要對焊口進行熱處理，以達到消除應力的目的。避免此處替換管道的焊口應力過于集中，在以后的運行過程中，再次發生爆管的危害。

如果是受熱面模塊管束發生爆管或泄露，參照巴基斯坦百路凱1 223 MW聯合循環電站項目經驗，制定專項修復方案。由于發生破損的管道可能出現在模塊受熱面內部，作業空間有限，無法直接切割和焊接作業。需要將最外側的管道切下來，直至切到破損管道。將破損管道修補完成后，再將之前切割下來的管道依次恢復。依次恢復前，需要對內側管道焊口進行無損探傷，以保證焊接質量。

2.2 汽包滿水原因及解決策略

余熱鍋爐出現汽包滿水的原因可能有以下幾種：第一，集控室汽包水位數值顯示不正確，使運行人員錯誤操作。第二，鍋爐給水調節裝置失靈，調閥卡在最大位置。第三，汽機突升負荷，鍋爐氣壓突降，水位上升也有可能導致余熱鍋爐出現汽包滿水的現象。

余熱鍋爐出現汽包滿水的故障時解決的方法是：首先要去檢查水位計的正確性，進行上、下水位對照。并將就地水位計上的讀數與集控室顯示屏上的水位計讀數進行校準對比。然后再確定水位計正確可靠時，減少給水量。如水位繼續升高，應開啟定期排污閥門或緊急放水閥門放水。

要注意，如水位超過水位計的上部可見水位時，應緊急停爐報告值長，做好相應處理。全關余熱鍋爐入口三通擋板，并停止鍋爐上水，開啟主汽管道的疏水。水位降至正常后，方可進行鍋爐重新啟動及恢復工作。

2.3 汽包缺水原因及解決策略

余熱鍋爐出現汽包缺水的原因可能有以下幾種：第一，集控室汽包水位數值顯示不正確，或就地液位計讀數有誤，使運行人員錯誤操作；第二，鍋爐的給水調節裝置失靈或者是給水管路、給水泵發生故障，以致給水壓力過低都有可能造成余熱鍋爐出現汽包缺水的故障發生。

余熱鍋爐出現汽包缺水的解決方法：首先要去檢查水位計的正確性，進行上、下水位對照。并將就地水位計上的讀數與集控室顯示屏上的水位計讀數進行校準對比。確定水位計正確可靠時，檢查給水調節裝置是否失靈，應手動開大給水系統旁路門增加給水水量。如這時候給水泵故障影響水壓時，應立即起備用給水泵維持水壓。最后如果水位繼續下降至低值時，必須馬上緊急停爐，若水位低至不見時，嚴禁進水，直至鍋爐冷卻完畢。

2.4 余熱鍋爐本體局部超溫原因及解決策略

余熱鍋爐出現本體局部超溫的原因可能有以下幾種：第一，余熱鍋爐在現場安裝階段，保溫棉施工質量不合格，局部區域保溫厚度不夠，或未填充滿。保溫棉分層施工時，未按施工方案進行分層搭接，導致煙氣可以直接接觸到鍋爐本體的外護板。第二，余熱鍋爐在現場安裝階段，鍋爐內保溫的內襯板施工質量不滿足要求，內襯板搭接有間隙。機組運行之后，煙氣能夠沿著間隙進入保溫內部，將部分保溫棉吹走，導致局部區域保溫厚度不足，此處就會超溫。第三，金屬波紋管膨脹節在余熱鍋爐多次啟機、停機后，疲勞破損形成孔洞。因為爐膛內是正壓，煙氣便會從破損處外泄，導致此區域超溫。

余熱鍋爐出現局部超溫的問題處理，可以在不影響機組正常運行的情況下，先對超溫區域進行標記隔離，進入日常巡檢行列，并對超溫區域內的動力和控制電纜進行防護，以免被煙氣熏烤影響機組正常運行。機組停機檢修時，應及時對超溫區域進行處置。

如果是鍋爐本體外護板局部超溫，當滿足在爐膛內部拆除內襯板重新鋪設保溫的條件，那么恢復內襯板時，要注意將內襯板按照煙氣流動的方向進行搭接。若不能在爐膛內部拆除內襯板重新鋪設保溫，那么需要在外部將鍋爐外護板超溫區域割開，將缺少保溫恢復后，再將割下來的外護板重新密封焊接上。如果是金屬波紋管膨脹節破損引起的超溫，需要對膨脹節進行修復，并在膨脹節內部塞滿保溫，以保證不會煙氣外漏。或者使用非金屬膨脹節代替金屬波紋管膨脹節。

聯合循環電站在發電過程中，余熱鍋爐時常會出現一系列故障，而造成發電效率受損或者更嚴中的安全事故。所以，文章針對聯合循環電站在發電過程中余熱鍋爐發生過熱系統和再熱系統管道和受熱面的爆管、汽包滿水、汽包缺水、余熱鍋爐本體局部超溫等常見故障，進行原因分析，并對解決方法進行了詳細地闡述，期望能對余熱鍋爐的故障防護以及事故處理對策起到一定積極作用。