关于低温低压余热发电锅炉内部检验的探讨

陈启勇，肖华生

（重庆市特种设备检测研究院，重庆 401121）

改革开放40年来，我国建立了门类齐全的现代化工业体系，2018年，制造业增加值几乎等于美国、日本、德国的总和，已跃升为世界第一制造大国。但在各行各业的制造生产中，会产生大量的废水废气余热、高温炉渣余热、冷却介质余热、化学反应余热、可燃气体余热等。为了满足人与自然、人与环境的和谐发展，自十八大以来，国家在节能和环保方面，要求越来越严格，不断地要求降低单位产值能耗，增加工业产值。根据现有的节能和环保产业政策，相关的节能技术、循环经济得到了显著发展。其中，低温低压余热发电技术目前已趋于成熟，大量应用于各行各业中。低温低压余热发电技术是指利用锅炉将余热、废热中热能转换为蒸汽，通用蒸汽驱动汽轮机再带动发电机进行发电，将低品位的热能转化为高品位的电能。余热发电技术不仅能发电，降低用电成本，还能有利于降低废热、废渣、废气、粉尘、二氧化硫等的排放，具有显著的经济效益和社会效益。目前，在水泥行业、焦化行业、钢铁行业、建材行业、浮法玻璃、石化行业等中已普遍采用了余热发电技术，余热锅炉的数量也迅速增加。

1 低温低压余热发电锅炉特征

低温低压余热发电技术配套的余热蒸汽锅炉，余热锅炉的热源废气温度一般为350～500℃，余热锅炉的过热蒸汽温度一般为：280~380℃，蒸汽压力一般为0.9~2.5MPa。其蒸汽压力普遍都低于3.8MPa，根据TSG G0001-2012《锅炉安全技术监察规程》，按照压力划分，低温低压余热蒸汽锅炉为B级锅炉，蒸汽也属于低温低压。但因蒸汽用于发电，根据现行安全技术规范要求，余热发电锅炉需要按照电站锅炉的要求进行管理、使用和检验。

低温低压余热发电锅炉在结构上一般只有汽包、水冷壁管及集箱、省煤器管及集箱、蒸发屏管及集箱、对流管及集箱、过热器管及集箱等。与常规的发电锅炉相比，额定蒸发量和蒸汽参数要低得多，在装置上一般也无减温减压装置、外置式汽水分离器等。在系统上一般无燃烧系统、制粉系统、配风系统、再热系统。在设计上因无燃烧系统，热力计算和强度计算相对简单，选用材质单一且多为碳钢，在制造、安装、修理环节对焊工的要求比火力发电厂要低得多。总体上，余热发电锅炉的运行工况与火力发电锅炉相比是相差甚远。

2 低温低压余热发电锅炉内部检验要求

按照TSG G7002-2015《锅炉定期检验规则》的要求，低温低压余热发电锅炉属于电站锅炉，其内部检验按照电站锅炉的内部检验项目进行检验。相比工业锅炉内部检验项目，除进行必要的宏观检验外，电站锅炉将主要增加以下检验项目。

2.1 锅炉运行时间低于5万小时

（1）主要受热面管及管道的壁厚抽查；（2）水冷壁进口集箱内部抽查；（3）水冷壁管割管检查；（4）省煤器进口集箱内部抽查；（5）对高合金集箱环焊缝进行无损检测抽查，焊缝、热影响区和母材进行硬度和金相检测抽查；（6）过热器管金相分析；（7）对锅炉范围内主要连接管道、主蒸汽管道、主给水管道的对接焊缝和弯头背弧面进行无损检测抽查；对主蒸汽管和再热蒸汽热段管道的对接焊缝和弯头进行金相和硬度检测抽查。

2.2 锅炉运行时间超过5万小时后，还需在3.1基础上增加以下检验项目

（1）锅筒部件，对锅筒内表面对接焊缝及热影响区进行无损检测抽查，集中下降管、分散下降管、给水管、安全阀、再循环管、汽水引入引出管的管座角焊缝进行无损检测抽查；（2）省煤器管进行割管检查；（3）高温过热器、高温再热器集箱和集汽集箱的环焊缝、管座角焊缝、吊耳和支座的角焊缝进行无损检测抽查；（4）对减温器筒体的环焊缝和管座角焊缝进行无损检测抽查；（5）对外置式分离器和汽水（启动）分离器的纵、环焊缝及热影响区进行无损检测抽查；对引入管、引出管等角焊缝进行无损检测抽查；（6）锅炉范围内主要连接管道、主蒸汽管道、主给水管道的对接焊缝和弯头及管道上的安全阀角焊缝增加无损检测抽查、金相抽查、硬度抽查的比例；（7）对工作温度≥450℃的阀门阀体进行金相及硬度抽查。

2.3 锅炉运行时间超过10万小时后，还需在3.2基础上再增加以下检验项目

（1）水冷壁集箱，对集箱封头焊缝、环行集箱对接焊缝、角焊缝进行无损检测抽查；（2）省煤器集箱，对集箱封头焊缝无损检测抽查；（3）过热器、再热器和集汽集箱，对集箱环焊缝、热影响区以及母材进行硬度和金相检测抽查；（4）锅炉范围内管道和主要连接管道，对工作温度≥450℃的碳钢、钼钢管道进行石漠化和珠光体球化检测等。

3 低温低压余热发电锅炉内部检验结果分析

自TSG G7002-2015《锅炉定期检验规则》发布以来，重庆市特种设备检测研究院一直按照电站锅炉内部检验的要求对余热发电锅炉进行检验。

在检验过程中，通过资料查阅发现，锅炉设计用材基本为碳钢材质，没采用低合金钢和高合金钢。汽包及其他部件的厚度均小于30mm。TSG G0001《锅炉安全技术监察规程》中，已明确了碳钢制造的受热面管子、集箱、管道适用的压力≤5.3MPa，壁温可以达到≤430℃。在低温低压余热发电锅炉采用碳钢材料作为主体材质设计制造时，无论从计算壁温和许用应力上都存有较大的安全裕度。基于碳钢材料的稳定性和焊接工艺的成熟性，且锅炉部件安装时不涉及热处理，其制造的低温低压余热锅炉在使用过程中，其管材和焊缝质量均有可靠的保证。

经过4年多的检验，检验过程中主要采用宏观检验、厚度测量、金相分析、硬度测定、胀粗和蠕变测量、内窥镜检验、无损检测、割管检查、强度校核等检验方法。检验结果发现的缺陷主要表现为受热面变形、磨损、积灰、腐蚀、泄露，安全阀、压力表超期未校，水位测量装置、支吊架、吹灰器异常，鳍片开裂，管卡、阻流板、防磨瓦、保温、耐火砌筑破损脱落，阀门泄漏，炉墙开裂、漏烟漏灰等宏观缺陷。在材质金相分析中基本，未发现受热面管、集箱、管道、阀门等出现过热爆管、疲劳裂纹、珠光体严重球化或石墨化情况。在无损检测过程中，基本上未发现管材和焊缝原始缺陷的扩展。

4 低温低压余热发电锅炉内部检验面临的问题和困难

目前，低温低压余热发电锅炉按电站锅炉的要求进行内部检验时存在诸多问题和困难。

4.1 检验时间不足

余热锅炉一般为成套装置中的部件，锅炉启停炉时间受生产制约大，不同于火力发电厂的锅炉机组，有专门的调度检修计划，有充足的时间来完成设备检验。

4.2 检验时机冲突

随着政策的层层加码，特种设备的安全生产监管越来越严。余热锅炉到内部检验周期时，往往不具备停炉条件，使用单位需长期向监检机构提出延期检验申请，增加了监管与生产的矛盾。

4.3 技术储备力量不足

余热发电锅炉因结构简单，使用单位的运行人员和维护人员一般都比较精简。其专业技术人员的储备和真正的发电厂有相当大的差距。余热锅炉因结构设计，往往很多受热面为箱体或管排结构，内部检验时，水冷壁和省煤器需要割管，割管后使用单位想靠自己的力量恢复难度相当大。

4.4 准备工作量大

因按照电站锅炉的要求进行，用户前期需要做搭架、拆保温、打磨，所有门孔需打开、通风换气、清理杂物等相关准备工作，甚至还需要其他部门配合招投标等工作。其工作量大，往往得不到用户良好的支持与配合。

4.5 检验资源浪费

目前，全国各地特种设备保有量大，检验机构的发展也不充分不平衡。余热发电锅炉的一次内检至少需要锅炉检验人员3名以上，检验时间一般为1～2天。目前，就重庆地区，电站锅炉总共240台，其中低温低压余热发电锅炉104台，占比43%以上，占用了相当大的检验资源。

5 结语

原《锅炉定期检验规则》（九九版）第21条：电站锅炉是指以发电或热、电联产为主要目的的锅炉，一般是指额定工作压力大于等于3.8MPa的锅炉。按此版规则的要求，低温低压余热发电锅炉可按工业锅炉进行检验。在《锅炉定期检验规则》（2015版）中，省去了电站锅炉的压力限制，导致低温低压余热发电锅炉需要按照电站锅炉的要求进行检验。

终上所述，基于低温低压余热发电锅炉的特殊性，内部检验时，没有必要按照电站锅炉内部检验的方法和要求进行检验，按照工业锅炉内部检验的方法和要求亦能够达到有效检验的目的。同时，建议在《锅炉定期检验规则》下一版修订中，修改为A级电站锅炉和带过热器的A级锅炉按照电站锅炉检验。