關(guān)于鍋爐“四管”泄漏的探討

1、安全技術(shù)關(guān)于鍋爐“四管”泄漏的探討引言 為了防止鍋爐水冷壁、過(guò)熱器、再熱器和省煤器(簡(jiǎn)稱(chēng)四管)泄漏，削減鍋爐非方案停運(yùn)次數(shù)，提高鍋爐運(yùn)行的平安性和經(jīng)濟(jì)性，我們應(yīng)堅(jiān)持"預(yù)防為主'的方針，摸索"四管'爆漏的特點(diǎn)和規(guī)律。分析查找"四管'泄漏的影響因素并且制定有效的防范措施和改造方案，使鍋爐處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，最大限度地削減"四管'泄漏次數(shù)。 1"四管'泄漏緣由分類(lèi) 通過(guò)查閱石橫發(fā)電廠以前關(guān)于"四管'泄漏的設(shè)備臺(tái)帳及防磨防爆檢查記錄，并結(jié)合有關(guān)防止"四管'泄漏的技術(shù)資料，我們對(duì)

2、影響"四管'泄漏的緣由進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分類(lèi)，認(rèn)為影響鍋爐"四管'泄漏的緣由有以下幾方面，并且對(duì)各類(lèi)緣由進(jìn)行詳細(xì)的分析爭(zhēng)論： (1) 應(yīng)力集中 (2) 超溫爆管 (3) 吹灰器吹損 (4) 機(jī)械磨損 (5) 飛灰沖刷 (6) 焊工的焊接質(zhì)量 2"四管'泄漏緣由分析及解決措施 2.1應(yīng)力集中 2.1.1緣由分析 產(chǎn)生應(yīng)力集中主要是由于鍋爐結(jié)構(gòu)及機(jī)組啟動(dòng)中升溫升壓速率掌握不好等緣由造成的。在鍋爐下部前后拱及左右側(cè)墻之間的結(jié)合部分在鍋爐啟停過(guò)程中會(huì)發(fā)生膨脹不暢造成應(yīng)力集中，拉裂管子。另外由于煤質(zhì)緣由使鍋爐結(jié)焦嚴(yán)峻，大焦下落使渣斗內(nèi)的溫度相對(duì)較低的水，被濺

3、究竟部水冷壁管壁上，造成該區(qū)域管壁熱應(yīng)力集中;機(jī)組負(fù)荷變化，爐膛熱負(fù)荷變化速度大，使底部水冷壁產(chǎn)生熱應(yīng)力;機(jī)組啟停爐時(shí)，爐膛內(nèi)升降溫速度過(guò)快，使水冷壁產(chǎn)生熱應(yīng)力。三種熱應(yīng)力的綜合作用，使該區(qū)域的應(yīng)力達(dá)到峰值，長(zhǎng)期作用在此應(yīng)力下就極易引發(fā)泄漏。 2.1.2措施 每次檢修時(shí)對(duì)水冷壁前后拱和左右側(cè)墻的結(jié)合區(qū)域及渣斗上方人孔門(mén)處進(jìn)行認(rèn)真檢查，檢查工作主要包括：宏觀檢查水冷壁四角因膨脹不暢而易拉裂的部位;并對(duì)渣斗上方人孔門(mén)及前后拱簡(jiǎn)單產(chǎn)生熱應(yīng)力的區(qū)域用測(cè)量應(yīng)力的儀器進(jìn)行測(cè)量，檢查應(yīng)力集中是否超標(biāo);每次鍋爐啟動(dòng)中做好水冷壁的膨脹記錄，推斷膨脹是否正常。 2.2超溫爆管 我廠#1、2爐再熱器曾經(jīng)多次發(fā)生超溫

4、泄漏事故，且發(fā)生部位大多集中在爐膛的右側(cè)。通過(guò)與上鍋廠技術(shù)人員的共同協(xié)作，分析得出影響再熱器超溫爆管的以下幾方面緣由： a. 爐膛出口處左右側(cè)的煙溫偏差，引起再熱器超溫爆管。 b. 12Cr2MoWVTiB(鋼研-102)材質(zhì)問(wèn)題。 c. 再熱器受熱面面積過(guò)多。 下面對(duì)以上三條緣由略作分析。 2.2.1對(duì)于爐膛出口處的左右側(cè)煙溫偏差 (1)緣由分析 對(duì)四角切向燃燒鍋爐來(lái)說(shuō)，在爐膛內(nèi)形成的旋轉(zhuǎn)上升煙氣流在到達(dá)爐膛出口進(jìn)入水平煙道時(shí)，煙氣流將由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，此時(shí)氣流將以原旋轉(zhuǎn)圓周的切線方向進(jìn)入水平煙道內(nèi)，這就使煙氣流偏向于煙道的某一側(cè)，形成了水平煙道左右側(cè)的煙溫偏差，從而導(dǎo)致左右側(cè)的屏再和

5、末再的巨大吸熱偏差。對(duì)于逆時(shí)針的切向燃燒鍋爐來(lái)說(shuō)煙氣流往往偏向水平煙道右側(cè)，使右側(cè)的煙氣量和煙氣溫度均高于左側(cè)，導(dǎo)致右側(cè)傳熱強(qiáng)度高，傳熱溫差大、使右側(cè)受熱面的吸熱量增加，造成右側(cè)汽溫柔管子金屬壁溫高于左側(cè)，并最終導(dǎo)致右側(cè)末再頻繁超溫爆管。 另外，一次蒸汽與二次蒸汽對(duì)溫差熱敏感性不同。一次蒸汽平均每汲取1 kcal/kg熱量，溫度上升為0.78，再熱蒸汽平均每汲取1 kcal/kg熱量，溫度上升1.78。一、二次蒸汽二者相比，同樣吸熱1 kcal/kg熱量，再熱蒸汽溫度變化要比過(guò)熱蒸汽高2.3倍，因此當(dāng)吸熱量發(fā)生變化時(shí)，二次蒸汽溫度的變化幅度遠(yuǎn)比一次汽大得多，二次汽對(duì)熱偏差的敏感性亦比一次汽強(qiáng)得

6、多，加上二次汽的對(duì)流放熱系數(shù)較一次汽低，使再熱器受熱面金屬壁溫更高，更易產(chǎn)生超溫爆管問(wèn)題。掌握循環(huán)鍋爐由于調(diào)溫需要，不得不將再熱器布置于爐膛出口處，亦就是把對(duì)熱偏差最敏感的再熱器設(shè)置在煙溫偏差最大的爐膛出口處，這是造成鍋爐左右側(cè)再熱汽溫巨大偏差從而導(dǎo)致再熱器超溫爆管的主要緣由之一。 (2)措施 鍋爐右側(cè)的偏燒現(xiàn)象由于切向燃燒鍋爐設(shè)計(jì)形式不能轉(zhuǎn)變，偏燒不行避開(kāi)的地存在，因此只能從管子材質(zhì)方面著手考慮，即采納高規(guī)格管子材質(zhì)，提高管子的耐溫性能。經(jīng)調(diào)研，在吳涇、沙角、嘉興、外高橋工程的1025t/h鍋爐上，以及其后的一大批配300MW機(jī)組的1025t/h鍋爐上，均已廣泛地采納了SA213 T-91

7、材料以取代12Cr2MoWVTiB材料，并且沒(méi)有發(fā)生過(guò)再熱器超溫爆管事故，證明SA213 T-91 材料完全能勝任這一高溫部件的工作。因此可以將我廠末再12Cr2MoWVTiB材質(zhì)更換為T(mén)P304H(最外圈)和SA213-T91(其余各圈)材質(zhì)。 2.2.2對(duì)于12Cr2MoWVTiB材質(zhì)問(wèn)題 (1)緣由分析 早在六十年月初，為使我國(guó)電站鍋爐制造事業(yè)向大容量高參數(shù)進(jìn)展，依據(jù)我國(guó)礦產(chǎn)資源狀況，要求研制出能用于工作溫度為600620的鎳鉻含量較低的耐熱鋼種,當(dāng)時(shí)我國(guó)南方地區(qū)研制了12Cr3MoVSiTiB(-11)鋼種,但由于管子成材率低，管子強(qiáng)度數(shù)據(jù)亦偏低等緣由，未能達(dá)到原先設(shè)計(jì)要求值，因此在七

8、十年月末漸漸停止使用，代之以鋼研-102材料。八十年月在引進(jìn)300MW-600MW機(jī)組鍋爐的過(guò)熱器和再熱器等受壓件中打算采納鋼研-102材料，在300MW鍋爐設(shè)計(jì)中，末級(jí)過(guò)熱器受熱面管子金屬溫度在570左右，全部采納鋼研-102材料，屏式過(guò)熱器中，有部份管子金屬溫度在570左右，亦采納了鋼研-102材料，經(jīng)過(guò)多年使用，末發(fā)覺(jué)有爆管等不正常狀況。末級(jí)再熱器中有部份管子金屬溫度在600左右，我廠也采納了鋼研-102材料，這些采納鋼研-102材料的再熱器管，在投運(yùn)23年以后，在末級(jí)再熱器的高溫部位均先后發(fā)生了多次爆管事故，經(jīng)對(duì)末級(jí)再熱器的鋼研-102管材表面進(jìn)行宏觀檢查，發(fā)覺(jué)這些管材表面均存在著嚴(yán)峻

9、的氧化銹蝕狀況，一般均有34層的氧化皮，每層厚度約在0.5毫米左右。實(shí)踐證明鋼研-102材料的高溫抗氧化性能較差，未能達(dá)到研制時(shí)的性能要求，因此不宜用于600左右的工作溫度。 對(duì)于切向燃燒鍋爐來(lái)說(shuō)，在再熱器區(qū)形成的煙氣側(cè)偏差狀況，應(yīng)當(dāng)說(shuō)基本上是相同的，問(wèn)題在于末級(jí)再熱器所采納的材料，國(guó)外均采納了SA213 Tp-304H奧氐體的耐熱不銹鋼，該鋼材的抗氧化溫度可以高達(dá)704，所以從末消失過(guò)超溫爆管等事故，這就說(shuō)明既然煙氣側(cè)的偏差是難易徹底消退的，只要選用合適材料，同樣可以保證鍋爐愛(ài)壓部件的長(zhǎng)期平安運(yùn)行。 (2)措施 同2.1.2措施 2.2.3 對(duì)于再熱器受熱面面積過(guò)多問(wèn)題 (1)緣由分析 在1

10、、2號(hào)爐的鍋爐熱力計(jì)算中，對(duì)于爐內(nèi)換熱計(jì)算，美國(guó)CE公司根據(jù)清潔爐膛計(jì)算，(爐膛沾污程度"dirty"值=0)計(jì)算結(jié)果，爐內(nèi)輻射換熱劇烈，計(jì)算爐膛出口煙溫較低為1005。但在實(shí)際運(yùn)行中，依據(jù)電廠供應(yīng)的煤質(zhì)資料來(lái)看這些煤質(zhì)在燃燒以后產(chǎn)生的煙灰，對(duì)爐膛水冷壁將有某種程度的沾污，使?fàn)t內(nèi)輻射換熱程度變?nèi)?，爐膛出口煙溫的實(shí)際數(shù)值高于設(shè)計(jì)值(1005)使再熱器區(qū)的煙溫上升，傳熱溫差加大，引起屏再和末再吸熱量增大，再熱汽溫上升，從而導(dǎo)致再熱器超溫爆管。 對(duì)于鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算，爐膛水冷壁沾污程度的嚴(yán)峻與否，取決于燃料的煤灰特性，和爐膛受熱面熱負(fù)荷的凹凸(即爐膛容積大小)。對(duì)于燃用灰熔點(diǎn)溫度t1

11、、t2、t3較低，灰成份中易污染礦物質(zhì)含量較多，以及煤的含硫量較高的燃料，簡(jiǎn)單引起爐膛水冷壁沾污。在我廠#3、#4爐的鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算中，我們適當(dāng)取用了爐膛水冷壁沾污程度dirty=55%，經(jīng)計(jì)算后相應(yīng)的爐膛出口煙溫為1066和實(shí)際運(yùn)行狀況較吻合，由于#3、#4爐的爐膛出口煙溫計(jì)算值高，再熱器的計(jì)算受熱面面積亦較#1、#2爐少，再加上#3、#4爐其他方面的改進(jìn)，所以未消失再熱器超溫爆管事故，現(xiàn)將#1、#2爐和#3、#4爐的設(shè)計(jì)差異列表對(duì)比如下： (僅列出影響再熱器汽溫的部份有關(guān)數(shù)據(jù)) (2)措施 我廠的#1、#2鍋爐因?qū)t膛傳熱計(jì)算中煤種的沾污系數(shù)數(shù)值取用不當(dāng)，致使再熱器和過(guò)熱器的受熱面積過(guò)多，使

12、得運(yùn)行工況的熱力數(shù)據(jù)偏離原設(shè)計(jì)值較大，過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽的簡(jiǎn)單超溫。經(jīng)過(guò)熱力計(jì)算打算削減末再及屏再受熱面面積。 詳細(xì)布置為末再的管屏高度從10.7m縮短至8.37m，內(nèi)圈高度5.5m縮短至3m(見(jiàn)附圖)，節(jié)距排列均保持不變，計(jì)算受熱面由1673m2削減至1290m2，約削減23%。對(duì)屏再受熱面為避開(kāi)繞管底部與爐膛鼻子斜坡的碰撞，可將管屏斜底，向上平移100mm，受熱面變動(dòng)很小，外圈管下底部材料可調(diào)換為T(mén)91。再熱器受熱面削減后，噴水大量削減，鍋爐的燃煤量相應(yīng)削減，熱量重新平衡，對(duì)鍋爐效率及排煙溫度均影響不大。 2.3吹灰器吹損 2.3.1緣由分析 通過(guò)歷次大小修防磨防爆檢查結(jié)果及爆管記錄可以看

13、出，吹灰器對(duì)受熱面的吹損主要是由于以下幾方面造成的: a. 吹灰器內(nèi)漏 b. 吹灰器不旋轉(zhuǎn) c. 吹灰器吹灰時(shí)帶水 d. 吹灰器吹灰蒸汽壓力過(guò)高 例如：2021年4月在#1鍋爐15米E12吹灰器孔處發(fā)生蒸汽吹損造成的泄漏;在以前大小修防磨防爆檢查中曾發(fā)覺(jué)過(guò)長(zhǎng)吹吹損后屏過(guò)熱器最外圈、低溫過(guò)熱器水平段、省煤器豎直段的現(xiàn)象。 2.3.2措施 (1)大小修時(shí)宏觀檢查吹灰器孔四周的管子，對(duì)檢查中發(fā)覺(jué)的存在吹損的管子加裝防磨罩，并對(duì)吹灰器進(jìn)行檢查檢修; (2)對(duì)內(nèi)漏的吹灰器必需準(zhǔn)時(shí)更換合格的DVT閥; (3)對(duì)不旋轉(zhuǎn)的吹灰器進(jìn)行檢修，修復(fù)或更換旋轉(zhuǎn)電機(jī)及變速箱; (4)加強(qiáng)對(duì)吹灰器疏水調(diào)閥的檢修維護(hù)，保證

14、其吹灰時(shí)能夠正常開(kāi)啟進(jìn)行疏水; (5)調(diào)整各吹灰器的壓力至規(guī)定范圍(1.01.5MPa) 2.4機(jī)械磨損 2.4.1緣由分析 由于管卡、支吊架松動(dòng)，定位塊脫落，在運(yùn)行過(guò)程中與管子相互摩擦刮蹭，天長(zhǎng)日久就會(huì)消失管子的磨損，這是管子尤其是再熱器管子發(fā)生爆破的一個(gè)隱患。我廠曾消失磨損的部位是末再管卡處及低溫過(guò)熱器支吊架處。 2.4.2措施 對(duì)于#4爐末再消失的定位塊脫落，管卡松動(dòng)造成的管子磨損我們實(shí)行重新焊接定位塊，調(diào)整管卡子的方法進(jìn)行處理，并且加強(qiáng)在機(jī)組大小修過(guò)程中對(duì)管子支吊架及管卡等部位的檢查。 2.5飛灰沖刷 2.5.1緣由分析 飛灰沖刷主要消失的尾部受熱面，煙氣攜帶的灰份顆粒在尾部煙道中造成的沖刷最為嚴(yán)峻，吹損部位主要是低溫過(guò)熱器、省煤器、低溫過(guò)熱器入口聯(lián)箱、下部過(guò)熱器環(huán)形聯(lián)箱等。 2.5.2措施 在大小修防磨防爆檢查中加強(qiáng)對(duì)以上部位的重點(diǎn)檢查，尤其是存在煙氣走廊的部位;在低溫過(guò)熱器及省煤器U型彎處加蓋防磨罩，聯(lián)箱上方也應(yīng)當(dāng)加裝防磨裝置。 2.6焊工的焊接質(zhì)量 2.6.1緣由分析 在"四管'缺陷處理過(guò)程中，可能由于焊工的焊接標(biāo)準(zhǔn)不高，使焊接質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定要求，焊后的質(zhì)量檢測(cè)不到位等形成以后在該部位發(fā)生爆管的隱患。 2.6.2措施 加強(qiáng)對(duì)焊工