大型电站锅炉内部检验主要缺陷研究

2020-03-30王健

中国设备工程 2020年2期

王健

（中国特种设备检测研究院，北京 100029）

对大型电站中的锅炉进行内部检验，是了解其存在缺陷与运行问题的有效方式之一。掌握锅炉内部检验主要缺陷的具体情况，则是解决锅炉缺陷问题，确保其实现长久、安全、稳定运行的关键所在。本文将为相关研究人员给予相应理论参考，并为解决大型电站锅炉内部检验主要缺陷提供一定的实践依据。

1 锅炉给水管的缺陷

当前，许多超过300MW的大型电站锅炉采用的是超临界煤粉锅炉，根据相关内部检验报告及参考文献，可知在连接省煤器和锅筒的汽水导管中，时常容易出现导管减薄的缺陷情况。例如，在某大型电站中，工作人员在对锅炉进行内部检验时发现，在尚未进入锅筒时，采取分散设计形式的汽包内导管，与其他正常导管相比，出现了明显减薄的情况。特别是在管子弯头与导管连接锅筒给水套管的焊缝两侧位置处，其母材部位出现了明显减薄情况。通过进一步分析研究，可知导致这一缺陷问题出现的原因与锅炉给水管本身结构设计存在缺陷和水质等因素有关。例如，大型电站锅炉中采用的给水管本身出口管径过小，在无形中加快了流速，长此以往势必会使得管道出现磨损而减薄的情况。如果水中含有过多杂质，其在慢慢腐蚀给水管内壁的过程中也会导致给水管出现减薄的情况。因此，针对在锅炉内部检验中发现的给水管减薄缺陷，相关工作人员应当立即更换出口管径过小的给水管，同时采用过滤装置对水中杂质含量进行严格控制，以此有效解决该项缺陷问题。

2 汽包内部装置缺陷

在对大型电站锅炉进行内部检验时，锅炉汽包内部装置比较容易出现各种缺陷问题。常见的缺陷问题主要包括汽包内部汽水分离与给水装置，或是蒸汽清洗装置出现脱落、冲刷穿透等。例如，某大型电站在锅炉内部检验过程中，有工作人员发现汽包内件中出现了明显的位移情况，且部分装置被损坏。而锅炉内部检验的频次直接影响锅炉汽包内部装置损坏程度。通常情况下，至少3年未进行内部检修的锅炉，与定期进行内部检验的锅炉相比，其内部装置更容易出现严重损坏的情况。如给水长期冲刷汽水分类挡板最终导致其被穿透，蒸汽空间内有给水直接进入，最终使得锅炉汽水品质受到极大影响。如工作人员可以立足大型电站实际情况，选择使用两级挡板滤网式汽水分离器。此类分离装置在罐体上设有汽水混合物进管、蒸汽出管和冷凝水排放管。并且有隔板竖向牢固固定在罐体内，使得罐体内空间可以在隔板的作用下，被分隔成一级、二级分离区域以及专门用于回收冷凝水的区域。其中档案被固定在一级分离区域当中，专门用于阻挡汽水混合物通过，滤网层被固定设置在二级分离区中，且和气流方向呈90°，罐体内壁和挡板以及隔板共同形成可供汽流流通的通道。根据相关数据显示，此类汽水分离装置，在温度与压强相同的情况下，至少可以去除99.5%的汽水混合物中的水分，将锅炉汽包内部装置出现脱落或是冲刷穿透等缺陷问题的可能性降至最低。

3 锅炉的受热面磨损

3．1 吹损缺陷

锅炉受热面磨损是大型电站在锅炉内部检验中经常容易被发现的一种缺陷问题，其中尤以吹损缺陷最为常见。导致锅炉受热面出现吹损缺陷的原因，除了与吹灰器本身出现如旋转异常、卡死等问题，或是因暖管时间过短、吹灰器阀门内部出现泄漏等因素影响而出现吹灰器带水有关之外，如果大型电站锅炉采用全伸缩式吹灰器，但伸出长度过长，且吹灰器长时间在高温环境下运行，使吹灰枪挠度明显超过规定值，此时，在内部检验中容易发现吹灰枪行程越长的区域，受热面管的吹损程度也越严重。但如果吹灰器伸出长度过短，则容易使得墙式受热面管出现严重吹损的情况。为此，相关工作人员首先可以通过根据实际情况，采用管壁喷涂或是加设防磨瓦的方式，对受热面管的磨损进行严格控制，从而有效延长锅炉受热面管的使用寿命。其次，工作人员需要按照规定检修周期及时对磨损严重的受热面管进行换新。最后，工作人员可以根据相关规定要求，优化调整吹灰系统，将吹灰压力适当调低，并且在进行锅炉内部检验时，重点对防磨瓦失位等关键区域进行严格检查，从而及时发现其中存在的缺陷问题并进行有效解决。

3．2 烟气磨损

当大型电站中的锅炉在长期运行中，尾部烟道烟气温度始终低于正常温度值，则烟气中的灰将会逐渐变硬，进而加剧磨损。除此之外，如果大型电站锅炉长期受到烟气反射或是转弯等因素的影响，同样会导致锅炉受热面管局部极易出现磨损缺陷。因此，本文认为在处理锅炉受热面管磨损缺陷时，工作人员需要将对应着烟气温度最低区域的锅炉尾部受热面，作为重点检查对象并对烟气走廊位置处的受热面管进行重点检查。如果烟气磨损情况较轻微，则工作人员可以通过及时加装防磨瓦的方式进行相应处理。但如果烟气磨损情况较严重，则需要工作人员参考剩余壁厚进行及时换新。

4 承压部件主要缺陷

4．1 材质缺陷

在大型电站锅炉内部检验当中，承压部件也是缺陷问题频发的“重灾区”。按照具体缺陷原因，可将锅炉内部检验中承压部件的缺陷细分成材质缺陷、焊缝缺陷等。其中，材质缺陷多是指锅炉中的高温承压部件材质发生劣化情况。例如在部分大型电站中，锅炉因受到燃料频发出现波动情况的影响，使得容量较大且参数较高的锅炉往往难以正常负荷运行。加之电站中相关工作人员本身缺乏先进的管理理念，管理技术水平相对较低，或是机组设备为首次运行的新设备，无任何实际运行经验，则均有可能导致锅炉中的高温承压部件出现材质劣化的情况。因此，电站工作人员一方面需要定期对锅炉承压部件进行严格检验和有效运维管理，及时排除其中潜藏的缺陷隐患与故障问题。另一方面，针对全新的机组设备，工作人员需要提前对其进行一段时间的试运行，待其顺利通过试运行后再正式投入使用。

4．2 焊缝缺陷

在大型电站锅炉的承压部件以及部分老式锅炉的过热器、减温器中，比较容易出现焊缝缺陷。例如，在某大型电站的锅炉内部检验中，发现在承压部件的焊接收弧位置处出现了许多表面气孔，在对其进行打磨处理后，工作人员在其内部发现诸多焊接气孔，这也表明，此时该锅炉承压部件出现穿透性缺陷。还有部分大型电站在锅炉内部检验中，发现锅筒和接缝相互对接的位置、给水管与下降管角焊缝等内部存在超标缺陷。如果工作人员无法及时发现此类焊缝缺陷并立即对其进行有效处理，则既有可能导致缺陷逐步扩大，最终直接影响整体锅炉质量及其正常运行。而导致焊缝缺陷出现的主要原因，通常为工作人员在进行锅炉承压部件或是过热器等制造与安装时，未能严格按照相关技术规程要求进行规范操作，出现包括热处理不当等在内的各种问题，在经过焊缝返修时则极易出现缺陷问题。因此，相关工作人员在制造安装大型电站锅炉承压部件等之前，需要认真研读相关资料信息，并严格按照国家规定标准要求进行规范操作。如果焊缝缺陷已经出现，则工作人员需要及时利用专业的检测仪器设备对焊缝宽度、裂纹走向等进行统一明确，在此基础上，对焊缝缺陷的危害程度进行精准判定，从而根据实际情况采取返修等处理措施。

5 锅炉超温爆管缺陷

在部分早期修建的大型电站中，采用的锅炉设备年头较长，且属于典型的传统机组设备如四角切圆燃烧锅炉等。因受到残余烟气旋转的影响，比较容易使得炉膛出口左侧与右侧之间的烟气温度与流量偏差值过大，一般在炉膛出口的右下方会出现烟气流量最大值、产生烟气温度的最高值。如在王明庭（2017）对电站锅炉的相关研究中，指出炉膛出口左侧和右侧之间的烟气温度差值最高可以达到接近250℃，两侧之间的流量比最大可以达到1:1.5。在集箱分配的影响下，并联管屏蒸汽流量也比较容易出现较大偏差值。例如，在许多早期大型电站中所使用的集箱，为三通导气管形式集箱，在三通区域涡流的作用下，该区域并联管屏通常会出现较大流量偏差。当偏差值过大，将会导致锅炉过热器等设备管壁出现温升过快过高的情况，最终导致出现超温爆管问题。除此之外，如果锅炉本身采用的管段材料缺乏较高硬度和强度，同样也比较容易在高温过热器或再热器的顶棚区域管段位置处出现爆管的情况。因此，相关工作人员一方面需要选择具有较高强度等级的管材，并对受热面管进行有效保温。另一方面可以通过加装节流装置或是将旁路管引入流量区域，进而有效控制锅炉蒸汽侧流量偏差。对于四角切圆燃烧锅炉，工作人员则可以选择使用小切圆燃烧方式，配合使用上部风反切的方式，从而有效控制锅炉烟气侧的流量与温度偏差，尽可能避免超温爆管缺陷问题的出现。