600MW超临界锅炉防止氧化皮大量脱落的预防措施

陈业钊 詹海平

摘要：2016年5月4日22：23，某电厂发生了一起因锅炉屏式过热器爆管泄漏，机组被迫停运的不安全事件。锅炉检修人员打开人孔进行检查，发现屏式过热器右数第2排后屏第3圈出口段管（外往内数）发生爆漏。通过割管、金属分析等手段检查，认为是氧化皮对管子进行了阻塞，导致了蒸汽流量的降低，从而引起了管壁的超温爆管。

关键词：爆管泄漏；氧化皮；屏式过热器；管壁超温

1 前言

该电厂的锅炉型号为DG1920/25.4-Ⅱ6型，是东方锅炉厂生产的600MW超临界参数变压直流本生锅炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢构架、全悬吊结构，平衡通风、露天布置，前后墙对冲燃烧。

2 事故经过

5月4日 14：00，机组负荷370MW，值班人员监盘发现凝汽器补水量偏大，值长随即组织值班员对系统进行检查分析，查找补水量增大的原因。17：30值班员监控CRT上发现四管泄漏监测画面第10点、15点显示异常、报警，比较主汽流量与给水流量和两侧蒸汽沿程温度偏差，发现有逐步增大的现象，锅炉巡检到现场进行巡查，在10层电梯附近听到锅炉本体有异常声音，值长联系炉修专业人员确认是否为炉管泄漏。19：17炉修专业人员确认是锅炉屏过受热面泄漏，值长申请中调同意停机消缺。

3 原因分析

进入锅炉中检查，发现屏式过热器右数第2排后屏第3圈出口段管（外往内数）发生爆漏，该圈管爆漏后向上变形、扭转至距离顶棚约3m处，同时绕第1至20圈管出口段环成一圈，如图1所示。造成第9圈管入口段，第1、2、4、18、19、20圈管出口段吹损。

爆管泄漏的位置位于出口段弯头附近，爆裂的开口较大，成鱼嘴形状，爆口边缘显得粗钝，但管壁未见明显的减薄，其附近存在少许平行于管子轴线的裂纹，这是明显的过热爆管特征，如图2所示。检查出口直管段割管处发现：管子内壁存在氧化皮，较薄，厚度约0.3mm，同时已部分脱落，如图3所示。入口直管段T91/TP347H异种钢焊接接头上方T91侧40mm处（标高约为58m）存在鼓包现象，管径由45mm胀粗为59.2mm。

材质分析：对发生爆漏的管圈作光谱半定量分析，结果如下：

检测结果符合设计要求（屏式过热器入口段材质要求为T91，出口段材质要求为TP347H）。

由于此次爆漏发生在机组刚开机不久，爆漏位置位于管屏下部彎头附近，爆漏呈现典型的短时过热爆管特征-鱼嘴状，通过割管、金属分析等手段检查，认为是氧化皮的大量脱落对管子进行了阻塞，导致了蒸汽流量的降低，从而引起管壁的超温爆管。

4 预防措施

该电厂锅炉屏过出口段采用的钢材属于粗晶粒奥氏体耐热不锈钢TP347H，在开机、停机及加减负荷等工况变化的情况下，蒸汽管道容易会产生氧化皮层的剥落，同时因为超临界机组受热面的管内径较小，容易造成异物在弯头部位堆积、堵塞，从而造成超温爆管的情况出现。

为此做出下面几点预防措施建议：启动过程中，总的原则就是严格按照运行规程规定的速率升温升压，尽量不使用减温水。（升温升压速率参考值：过、再蒸汽温度0～200时，≤2℃/min；200～300时，≤1.5℃/min；大于300时，≤1℃/min；升压速度应≤0.1MPa/min）

正常运行过程中，目前氧化皮的生成无法根除，但是我们知道它生成的速度与管壁的温度有很大关系，温度越高，生成的速度就越快。因此，运行过程中的一个总的原则就是避免超温。那么需要做好以下这几个方面：调整好燃烧（通过不同煤种的煤粉细度、一次风量/温度、二次风配风、炉膛漏风等参数进行调整），通过吹灰等手段保持换热面清洁，理想状态是控制过热器减温水开度在50%以内，再热汽减温水为零。

停炉过程中是降温的过程，是一个极容易发生氧化皮大量脱落的过程，根据统计数据表明，在350℃附近最容易发生大量的脱落。停炉过程中总的原则是：严格执行降温减压的速率，绝对避免灭火后骤冷的情况出现。并且在灭火后，应全面进行检查汽水系统，看是否存在轻微的泄漏。

5 结束语

预防锅炉损坏，是一个长期而细致的工作。对于氧化皮脱落堵塞的情况，应利用停机时间对受热面进行全面检查，有计划有重点地对爆漏管段附近管排进行检查，防止泄露造成其它管壁的异常减薄；对爆漏管屏的进、出口集箱进行内窥检查；对附近屏式过热器、高温过热器管屏下弯头氧化皮堆积情况进行检查，防止氧化皮脱落堵塞管子。对烟气流速高、事故频发部位、容易超高温附近展开预防性检查。做到防治结合，做好“四管”的检查维修工作。

参考文献：

[1]景红光，等.《超临界直流锅炉氧化皮控制措施》.

[2]李文军，等《超临界锅炉奥氏体不锈钢管爆漏原因分析及预防控制措施》.