超超臨界直流鍋爐

引言

電廠鍋爐的"四管"(水冷壁管、過熱器管、再熱器管、省煤器管)爆漏問題,一直是影響火力發(fā)電廠安全運營及經(jīng)濟效益的關(guān)鍵因素。近幾年來,隨著我國發(fā)電技術(shù)的超前發(fā)展,超超臨界機組也在各大電廠相繼投運,這也對火力發(fā)電廠的運行安全提出了更高的要求。大機組非計劃停運使電網(wǎng)所面臨的壓力越來越大,由此可見,熱電廠應(yīng)加大對超超臨界機組鍋爐"四管"安全檢查的力度,對其重點監(jiān)督,最大限度避免"四管"爆漏而造成的機組停機事件的發(fā)生,將"四管"爆漏概率降至最低,從而在根本上保證火力發(fā)電廠大型機組的安全平穩(wěn)運營,確保電網(wǎng)的正常運行?？梢哉f,保證"四管"的安全也就意味著發(fā)電廠內(nèi)部發(fā)電機組能夠達到安全運行的水平,這是保障電廠乃至電網(wǎng)整體安全運行的一種有效措施。

1電廠鍋爐受熱面"四管"爆漏原因剖析

1.1水冷壁爆漏原因剖析

水冷壁作為電廠鍋爐的主要受熱部件,極易導(dǎo)致電站鍋爐因水冷壁爆管而停運的現(xiàn)象發(fā)生。水冷壁爆漏現(xiàn)象的常見原因有:水冷壁構(gòu)件的自身焊縫焊接質(zhì)量問題、吹灰器影響及管內(nèi)壁腐蝕結(jié)垢、磨損、爐膛熱強度偏高等。而水冷壁構(gòu)件的自身焊縫焊接質(zhì)量及吹灰器問題是致使電站鍋爐因水冷壁爆管停運的最常見因素。

1.1.1水冷壁構(gòu)件的自身焊縫焊接質(zhì)量問題

安裝、檢修焊接質(zhì)量問題會造成焊接部位產(chǎn)生應(yīng)力集中和接頭機械性能下降等問題,如焊口的不規(guī)則咬合、過滿、焊瘤、焊縫塌腰、未熔合、夾渣、氣孔、焊縫裂紋等都會導(dǎo)致焊口處變得異常脆弱,最終引發(fā)爆管問題的發(fā)生。不同材質(zhì)的異種鋼之間的焊接部位也是容易造成爆管的重點部位,其在焊接接頭處會因熱脹差而發(fā)生環(huán)向的破裂。

另外,焊接的工藝和方法也在一定程度上影響著焊口的焊接質(zhì)量,在焊接過程中會在金屬的焊縫周圍形成一定的熱影響區(qū),焊接參數(shù)及焊接方法不當(dāng)會導(dǎo)致在熱影響區(qū)范圍內(nèi)形成焊縫的未焊透和未熔合。而對于水冷壁管來說,鋼制焊接口處最易產(chǎn)生爆漏,此處焊道的未焊透和未熔合也是造成爆漏的重要原因。

對于焊道的未焊透,出現(xiàn)這一問題的主要原因在于:焊接參數(shù)選擇不當(dāng),焊條夾持角度不對、電弧偏吹、坡口角度沒有達到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),之間的間隙太大或太小,或者進行雙面焊接時中心對偏。

造成焊接未熔合的原因不僅在于焊接參數(shù)方面,例如焊接工藝參數(shù)選擇不正確、設(shè)備使用不當(dāng)或者電弧偏吹等,還有操作失誤方面的原因,例如電弧過遠、運條不當(dāng)或因焊接位置有遮擋、操作空間狹小而看不到焊口的全部等:其他原因如天氣環(huán)境的影響,經(jīng)驗不足,工作人員素質(zhì)較低,工作環(huán)境的限制等,均可能造成水冷壁構(gòu)件的自身焊縫焊接質(zhì)量問題,從而導(dǎo)致水冷壁爆管。

1.1.2吹灰器的影響

吹灰器投運時,不僅容易發(fā)生機械故障,還經(jīng)常會出現(xiàn)熱工與電氣信號故障、吹灰蒸汽帶水等問題。一旦發(fā)生上述故障,運行中的吹灰器槍桿將不能及時自動從爐膛受熱面中退出,此時必須采取手動操作的方式使其退出。如不能及時手動退出,吹灰器槍桿將長時間處于高溫狀態(tài)下工作,不僅會導(dǎo)致其彎曲變形,更為嚴重的是會導(dǎo)致吹掃半徑發(fā)生變化,此種情況必須果斷關(guān)閉吹灰器進汽閥。若不能立即關(guān)閉吹灰器進汽閥,將會導(dǎo)致吹灰閥門泄漏,蒸汽將長時間直接吹掃附近受熱面,造成受熱面減薄損傷爆漏。另外,受熱面發(fā)生變形,變形的受熱面進入吹灰器吹掃半徑,蒸汽帶水或吹灰器安裝結(jié)構(gòu)尺寸的變化,均可能造成直接吹傷受熱面的事故發(fā)生。

1.2過熱器爆漏原因剖析

引起電廠鍋爐過熱器爆漏的常見原因有:選材安全性不足、爐膛結(jié)構(gòu)偏低、蒸汽的流通速度偏低、煙氣沖刷磨損、爐膛結(jié)構(gòu)布置不合理、焊接質(zhì)量問題及工況交變運行等。而煙氣沖刷磨損是最為常見的導(dǎo)致過熱器爆漏的重要因素。

1.2.1局部位置的防磨蓋板脫落而導(dǎo)致管排的過度磨損

通常情況下,由于直接受到煙氣灰粒的沖刷而導(dǎo)致尾部受熱器的前幾排管子的磨損要比后面管排嚴重得多。另外,局部位置的防磨蓋板在施工過程中受到施工人員的習(xí)慣及責(zé)任心的影響多被直接點焊于管子上,由于防磨蓋板與管子具有不同的膨脹量系數(shù),因而導(dǎo)致在運行中常出現(xiàn)變形、脫落的現(xiàn)象。如果不能及時得到處理和恢復(fù),將導(dǎo)致受熱面管子出現(xiàn)飛灰磨損,從而使管壁減薄,導(dǎo)致爆管現(xiàn)象的發(fā)生。

1.2.2局部煙速過高而導(dǎo)致管排的過度磨損

工程實踐中,在進行受熱面管排安裝和檢修時,經(jīng)常會出現(xiàn)施工人員未按設(shè)計要求設(shè)置受熱面管子的節(jié)距以及受熱面管排與爐墻之間距離的情況,導(dǎo)致在管排與管排之間或管排與爐墻之間形成局部的煙氣通道,或局部管子出列造成受熱面管子積灰搭橋,引起局部煙速過高而導(dǎo)致部分管排過度磨損。

1.3再熱器爆漏原因剖析

引起再熱器爆漏的原因也有多種,但其中最為常見的為:灰粒磨損、汽溫偏差和熱偏差。

1.3.1灰粒磨損

電廠鍋爐運行過程中,其內(nèi)部燃料燃燒會產(chǎn)生大量灰粒狀煙氣,受熱面管排受到灰粒狀煙氣的沖刷時,因為其中灰粒的沖擊和切削作用,受熱面管子不斷被磨損。受熱面管子磨損程度在同一煙道截面和同一管子圓周都是不同的,再熱器系統(tǒng)出現(xiàn)磨損的常常是布置于尾部豎井的低溫受熱面。

1.3.2汽溫偏差和熱偏差

所謂"熱偏差系數(shù)"是指受熱面管材中某一根管子的恰增與該組管道平均受熱之間的比率。在同一片管屏中所做的熱功當(dāng)量偏差稱為"同屏熱偏差"。熱偏差的成因有很多,冷水管吸熱程度不均、各管道蒸汽流量的波動等都會形成熱偏差。導(dǎo)致管道在吸熱方面出現(xiàn)差異的原因主要是管道的受熱長度和單位長度所受壓力不同。熱偏差具體還可劃分為熱負荷偏差、結(jié)構(gòu)偏差和流量偏差等。

1.4省煤器爆漏原因剖析

省煤器超溫爆管的原因非常復(fù)雜,主要由磨損、腐蝕等引起。以下主要就這兩方面探討省煤器超溫爆管的原因。

1.4.1磨損

由磨損導(dǎo)致的爆管中,落入灰塵造成的磨損是主要原因,影響因素包括飛灰濃度、流速、飛灰的磨損性能等;另外,省煤器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也會影響磨損的程度。

1.4.2腐蝕

在給水流經(jīng)省煤器管內(nèi)時,由于溫度較高,極易發(fā)生省煤管內(nèi)氧腐蝕,在管內(nèi)壁上形成潰瘍狀腐蝕坑陷,危及省煤器的安全使用。省煤器的管內(nèi)氧腐蝕通常是高溫段輕于低溫段,這是給水中的氧被逐步消耗的結(jié)果。管外腐蝕屬于硫酸腐蝕,也叫低溫腐蝕,是指鍋爐煙氣在通過省煤器段時,由于省煤器管壁溫度較低,煙氣中的硫酸蒸汽便凝結(jié)成酸液附著在省煤器外管壁上,從而對省煤器造成酸腐蝕。省煤器的管外腐蝕通常只發(fā)生在低溫段。

2電廠鍋爐受熱面"四管"爆漏的預(yù)防措施

2.1加強檢修管理,提高質(zhì)量意識

設(shè)備檢修是一個全局性的工作,因此要建立一套完整而科學(xué)的質(zhì)量保證體系,不斷提高管理人員及相關(guān)施工操作人員的質(zhì)量意識,從管理人員、施工人員、監(jiān)理人員多層面、多方位地進行全面的質(zhì)量管控,各級工作人員都應(yīng)落實好相應(yīng)的監(jiān)督管理職能,促進質(zhì)保體系的進一步完善,使每年的檢修工作都能有序進行。

2.2按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),嚴格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化管理

鍋爐在進行維修時,廠內(nèi)質(zhì)量監(jiān)督管理人員一定要落實監(jiān)督職能,按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),嚴格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化管理,緊抓改造、檢修、調(diào)試、驗收四個方面的工作,做到旁站監(jiān)督,使檢修施工人員嚴格遵守和執(zhí)行電廠的檢規(guī)和設(shè)計施工規(guī)范,堅決杜絕施工中的敷衍了事,要以認真的態(tài)度和敬業(yè)的精神面對電廠的檢修工作。

2.3強化原材料、承壓部件及焊材的入廠質(zhì)量檢驗

做好電廠鍋爐受熱面"四管"爆漏的預(yù)防工作必須從源頭入手,強化原材料尤其是鍋爐換熱管材、承壓部件及焊材的入廠質(zhì)量檢驗工作,對于沒有材質(zhì)證明書的主材及焊材不可放行使用。入廠的主材及焊材應(yīng)逐批復(fù)檢,對于鍋爐換熱管排管束更要在使用前逐根進行外觀檢驗,對于尺寸偏差超出標(biāo)準(zhǔn)允許范圍或表面有腐蝕、凹坑等影響設(shè)備壽命的管材一律禁止投入使用。另外,有條件的單位可對鍋爐用換熱管束進行一定比例的超聲或射線探傷復(fù)檢,防止不合格的管材和焊料流入現(xiàn)場,為檢修后的鍋爐運行安全埋下隱患。同時,在電廠鍋爐每年的大小檢修中,要確保檢修管排管束焊口的探傷合格率達到100%,做好管束焊接操作的施焊記錄,做好電廠鍋爐設(shè)備全壽命周期內(nèi)的質(zhì)量跟蹤。

2.4加強鍋爐受熱面"四管"重點部位的周期性檢修

要將引發(fā)鍋爐"四管"爆漏的水冷壁、過熱器、省煤器、吹灰器中管子的吹損情況列為電廠鍋爐每次大小檢修的重點部位,著重對重點關(guān)鍵焊縫,如水冷壁疏型板焊縫的現(xiàn)有質(zhì)量進行外觀及內(nèi)在質(zhì)量檢測,逐一排查焊縫咬邊、未熔合、未焊透等焊接缺陷,在檢修過程中,做到不遺漏重點項目,兼顧其他項目。同時做好檢修跟蹤記錄,以圖表和備忘錄的形式做好技術(shù)檔案的存檔工作,為下次檢修做好技術(shù)準(zhǔn)備,確保每一次檢修后都能使設(shè)備煥然如初,維持其安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。另外,在平時的電廠鍋爐運維過程中,要詳盡地統(tǒng)計鍋爐運行過程中出現(xiàn)"四管"爆漏的數(shù)次、周期及現(xiàn)象,并做好相關(guān)總結(jié)工作,通過實踐的運維觀察摸清本單位內(nèi)各鍋爐"四管"的運行規(guī)律和構(gòu)造特點,通過有計劃、有序列的鍋爐檢修維護方案達到超前監(jiān)督和預(yù)防鍋爐"四管"爆漏的目的。

3結(jié)語

超超臨界直流鍋爐"四管"爆漏的預(yù)防是一項綜合性工作,其不僅需要上下全員的重視和監(jiān)管,相關(guān)部門還要制定周密詳盡的設(shè)備運維計劃,使設(shè)備始終處于有序而健康的運行狀態(tài)。