古交电厂600 MW超临界直流锅炉四管泄漏分析

赵学斌，闫俊伏，李 鹏

山西古交发电厂二期工程锅炉为哈尔滨锅炉公司生产的一次中间再热、超临界压力变压运行、带内置式再循环泵启动系统的HG－2000/25.4－YM12型直流锅炉，锅炉结构为单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型布置、紧身封闭。燃烧系统为30只低NOx轴向旋流燃烧器采用前后墙布置、对冲燃烧，配置6台HP1003/Dyn中速磨煤机正压直吹式制粉系统。

二期工程#3炉于2010年10月27日首次点火，11月19日首次并网发电，168 h试运前发生6次炉管泄漏(爆管)，168 h试运后发生2次泄漏(爆管);#4炉于2010年11月28日首次点火，1月5日首次并网发电，至168 h试运前共发生4次炉管泄漏(爆管)。

锅炉多次泄漏(爆管)造成调试中断，严重影响了古交电厂二期工程调试计划的顺利进行，为分析清楚原因，古交电厂聘请有关专家，对二期工程2台锅炉的泄漏(爆管)，从损伤失效类型及形成原因两方面进行了分析。

1 爆管位置及损伤方式

古交电厂二期#3、#4炉各次损伤(爆)管位置见表1，表 2。

表1 #3炉各次损伤(爆)管位置

表2 #4炉各次损伤(爆)管位置

2 失效类型及产生的主要原因

2.1 #3机组锅炉

1)泄漏(爆管)第2次，第3次，第4次，第8次。失效类型：短时过热爆破。产生的主要原因：相关部件内有堵塞物造成堵塞。

2)泄漏(爆管)第1次。失效类型：短时过热爆破，或向火面鼓包。产生的主要原因：由于相关管子内介质流动不畅，与运行操作造成管内介质流量波动有关。

3)泄漏(爆管)第5次。失效类型：接管外表面损伤开裂，运行中扩展泄漏。产生的主要原因：试运行前，集箱长接管角焊缝旁外表面已损伤开裂，在试运中扩展泄漏。

4)泄漏(爆管)第6次。失效类型：管子在鳍片处受损伤泄漏。产生的主要原因：由于现场鳍片焊接不当，造成管子损伤泄漏。

5)泄漏(爆管)第7次。失效类型：管子泄漏，相邻管被冲刷爆漏(开天窗)。产生的主要原因：由于水冷壁泄漏，造成对相邻高再管的冲刷，致使其减薄爆漏，期间各部件相邻管之间有相互冲刷损伤情况。

2.2 #4 机组锅炉

1)泄漏(爆管)第1次，第3次。失效类型：短时过热爆破。产生的主要原因：相关部件内有堵塞物造成堵塞。

2)泄漏(爆管)第2次。失效类型：管子泄漏，相邻管被冲刷泄漏。产生的主要原因：与现场焊接有关。

3)泄漏(爆管)第4次。失效类型：未定，需进一步做失效分析。

3 综合分析

1)#3、#4机组锅炉发生锅炉受热面管损伤(爆)管次数较多，除本次重点研讨分析的8+4次案例外，#3机组锅炉在前墙中间联箱上部偏右位置管子鳍片处又发生1次泄漏;#4机组锅炉高温再热器与低温立式再热器连接水平管处又发生一起受热面管损伤管泄漏。虽然次数多，但受热面管损伤失效类型比较集中：a)水冷壁、屏式过热器短时过热爆破6次。主要原因：锅炉受热面(集箱或管子)内部有堵塞物，造成堵塞，被堵塞管子短时过热爆破。b)受热面管在现场鳍片(或密封)焊接处泄漏2次。主要原因：这2次均为现场安装焊缝，其泄露是由于部件的焊接应力、结构应力、运行后膨胀不畅等因素造成的应力开裂。

2)在各次事故发生后，对其进行全面、认真的检查、规范的修复至关重要。这样可避免已出现损伤(缺陷)的管部件相继发生事故，可避免在修复过程中产生新的损伤(缺陷)而造成事故。

3)高再、屏过管中发现异物，这是严重的安全隐患，应分析其产生原因，并且进一步对同类管屏进行重点检查，及时清除。

4 检查、检验建议

针对导致各次事故发生的主要原因，为防止(减少)同类事故的发生，专家组经充分讨论，分部件提出下列检查、检验建议。

下列所提出内容，如果与现场已实施的检查检验工作项目相重复，本着保证检查检验效果的原则，可再次进行检查检验工作。但考虑到某些项目已经进行过检查，反复割手孔也会造成不利影响等因素，并结合具体情况可适当删减检查项目。

检查检验时应制定切实可行的《检查检验实施方案》，认真加以实施。

在检验工作中，应采用先进的检测手段，选用先进、适用的检验设备，以力求检验结果的全面和准确。

检查检验中如发现缺陷或异常，应视情况扩大检查检验范围。

4.1 屏式过热器

1)用内窥镜探查屏式过热器入口汇集集箱，重点查汇集集箱盲端的根部。

2)用内窥镜探查屏式过热器入口小集箱，检查左右汇集集箱盲端下部所对应的两端各5个小集箱，重点是检查小集箱封堵根部(有手孔的一侧)和节流孔内部。检查过程和结果应有窥镜录像作为证据。

3)检查屏式过热器管排：重点检查炉左右两端各5排，尤其是与小集箱底部正下方管孔对应的管子，查屏式过热器U形弯，检查U形弯两侧弯头部分、水平管段的焊口位置以及入口侧垂直管的焊口部分。炉左右各检查1排夹持管下弯头。检查方法：T91管采用拍片检查，TP347H采用奥氏体内壁氧化物磁检测仪检查。

4.2 末级过热器

1)用内窥镜探查末级过热器入口汇集集箱，重点查汇集集箱盲端的根部。

2)用内窥镜探查末级过热器入口小集箱，检查炉左右两端各3个小集箱，重点是检查小集箱封堵根部(有手孔的一侧)。

3)检查末级过热器管排：重点检查左右两端各3排，尤其是与小集箱底部正下方管孔对应的管子，查末端过热器V形弯及入口侧垂直管的焊口部分。检查方法：T91管采用拍片检查。

4.3 高温再热器

1)高温再热器管排检查，随机抽查3屏，重点检查全屏10根管子底部锐角弯处。

2)检查高温再热器全部101屏迎火面数前3根管的底部锐角弯处。

3)检查方法采用拍片。

4.4 水冷壁集箱

1)中间集箱出口与垂直簪水冷壁连接引出水平管检查，检查数量为任选一面墙的50%管子，采用割管(200 mm)后用内窥镜检查。

2)折焰角入口集箱，用内窥镜检查。

4.5 外表面的宏观检查

1)水冷壁、顶棚、包墙等鳍片式受热面的焊缝检查，重点检查拐角、分区、四角等应力集中位置，尤其是焊接不良区域，有疑问时可加做表面探伤检验。

2)屏式过热器、末级过热器、高温再热器等管排式受热面检查，重点进行齐整性检查，有无乱排、跑管，并观察管径是否胀粗。

3)多次发生爆管的水冷壁引出管炉内垂直管区域，重点检查管子向火面是否有局部胀粗或鼓包，如有发现及时处理。

5 检查处理后机组情况

1)#4机组停机检查，仅对屏过和末再的管排进行检查，未发现堵塞物，4#机组顺利于2011年6月5日通过168 h试运，再未发生爆管和泄漏。

2)#3机组因时间紧迫，仅对屏过和末再的管排进行检查，未发现堵塞物，至2011年8月13日未发生爆管，2011年8月14日凌晨4时再次发生爆管停机，爆管位置在屏过炉右第1排从内往外数第5根管，打开对应锅炉屏过入口集箱端部检查，发现有金属屑和杂物，扩大检查范围，总计32根集箱中有17个集箱内发现存有金属屑和杂物，最大圆形金属杂物直径达25 mm，厚3 mm，经清理后，锅炉运行正常。

6 结论

为了加强电厂防磨防爆工作，降低超临界机组的四管泄漏事故，在机组选型、制造监督、调试与运行维护上采取以下措施。

6.1 机组设计选型、制造监督

1)设计中尽量不要采用节流孔结构，即使选用也应限制节流孔径不能过小。

2)加强联箱或管道与三通对接焊缝的焊接质量控制和检验。

3)加强水冷壁和包覆过热器鳍片焊接质量的检查，严格控制漏焊、虚焊、过烧和咬边等缺陷。

4)提高设备内部清洁度的控制要求，原材料内壁应清洁，防止储运过程中长期露天放置，导致设备内部生锈，检查清理制造和运输储存过程遗留的杂物，在安装过程中对钻孔、切割、打磨等工序结束后，均应进行清理，联箱封口前应履行内部清洁度验收手续。

5)对锅炉系统的处理，应防腐，保护，酸洗，防止处理不当引起管道内积聚杂物和锈皮、氧化皮等。

6.2 调试与运行

1)对有节流孔结构的锅炉，建议采用降压吹管或稳压吹管与降压吹管结合的方式，增大吹管系数，提高吹管质量。

2)超临界锅炉酸洗、吹管结束及首次试运行(注：锅炉首次启动最好不要带满负荷)后，应对联箱和节流孔处进行检查。并注意对系统内焊渣、泥沙、金属碎屑类杂物的清理。

3)应加强超温管理。监督超温预防和控制措施的落实情况，做好金属超温情况的统计分析工作。

4)应进一步关注锅炉汽水品质以及炉管结垢情况，防止大面积应力腐蚀等缺陷产生危害设备运行安全。

5)做好燃烧调整，降低锅炉烟气温度分布偏差，降低受热面壁温偏差。

6)控制锅炉升降负荷速率，防止受热面壁温发生大幅度波动和瞬间波动。加强蒸汽温度控制，防止很低负荷时投用减温水。

6.3 维 护

1)加强对内壁氧化皮厚度和氧化皮脱落后堆积状况的检查。

2)加强对有节流孔结构的受热面进口集箱及其上游出口集箱检查与清理，加强对小直径节流孔处杂物检查。

3)加强壁温测点维护，保证运行人员监视需要。

4)加强锅炉受热面，集箱及相关管系的膨胀检查，防止膨胀不畅发生拉裂。

5)加强受热面防磨防爆检查，尽早暴露缺陷，减少泄漏和爆管损失。

6)做好设备改造，提高设备安全水平。

［1］ 龙会国，龙 毅，陈红冬，等.300 MW机组锅炉“四管”泄漏检修分析［J］.热力发电，2010，4(4)：46－48.

［2］ 李培华.锅炉“四管”泄漏事故发生的原因分析及对策［J］.热力发电，2005，9(9)：49－51.