曲廷才，張 戟，宋振宇，杜憲波，王洪恩

（1.華電白音華金山發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒盟，026200；2.遼寧東科電力有限公司，沈陽(yáng)市，110006；3.東北電力建設(shè)第一工程公司，遼寧省 鐵嶺市，112000）

0 引言

按電力建設(shè)施工驗(yàn)收規(guī)范要求，在鍋爐本體系統(tǒng)安裝結(jié)束后，須進(jìn)行一次整體水壓試驗(yàn)，以檢驗(yàn)焊接質(zhì)量、材料質(zhì)量、管道、閥門(mén)等承壓部件的強(qiáng)度及嚴(yán)密性。電力建設(shè)行業(yè)、質(zhì)監(jiān)部門(mén)及鍋爐制造廠對(duì)鍋爐整體水壓試驗(yàn)在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、水溫等技術(shù)方面均有嚴(yán)格要求。對(duì)于地處高寒地區(qū)的火電建設(shè)工程，氣溫條件是制約鍋爐水壓試驗(yàn)順利進(jìn)行的主要因素之一。以下結(jié)合白音華金山發(fā)電廠新建工程，探討高寒地區(qū)冬季鍋爐水壓試驗(yàn)的實(shí)踐。

1 施工條件的分析與準(zhǔn)備

白音華金山發(fā)電廠位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗白音華蘇木境內(nèi)，所在區(qū)域?yàn)槿藷熛∩俚拇蟛菰?，屬高原高寒地區(qū)。根據(jù)西烏珠穆沁旗氣象站1955—2004年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，該地區(qū)年平均氣溫為1.5℃，極端最高氣溫為37.4℃，極端最低氣溫為-38.6℃；年平均無(wú)霜期105天（最多136天，最少84天），累年最大凍土深度2.3 m，年平均大風(fēng)（7級(jí)以上）日數(shù)62天（最多148天，最少28天），年平均日照時(shí)數(shù)2900 h。該地區(qū)地域偏遠(yuǎn)、氣候惡劣，特別是冬季漫長(zhǎng)寒冷，使施工無(wú)法進(jìn)行，并給防寒、防凍帶來(lái)很大壓力。

鍋爐、汽機(jī)主廠房外墻為輕質(zhì)保溫彩鋼板，0 m西風(fēng)口布置多扇大門(mén)。為滿足采光要求，墻體大面積開(kāi)窗。雖然窗下及門(mén)口布置采暖設(shè)施，但由于環(huán)境溫度太低，門(mén)窗散熱較大、漏風(fēng)情況較普遍等原因，廠房?jī)?nèi)的溫度很難保證，尤其鍋爐廠房受過(guò)熱器、再熱器管排結(jié)構(gòu)的影響，鍋爐水壓試驗(yàn)后大部分管排不能排空存水。白音華地區(qū)每年9月下旬至次年5月上旬為采暖期，低溫凍結(jié)時(shí)間漫長(zhǎng)，在長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月的供暖期間，鍋爐水壓試驗(yàn)不僅僅要考慮水壓試驗(yàn)前的環(huán)境條件，更要考慮水壓試驗(yàn)后的防凍、防腐等維護(hù)保養(yǎng)工作。同時(shí)，鍋爐水壓試驗(yàn)后的保溫、爐頂密封等工作量很大，影響鍋爐試運(yùn)整體進(jìn)度的推進(jìn)。根據(jù)工程進(jìn)度安排，白音華金山電廠新建工程2×600 MW機(jī)組2009年12月底全廠受電具備調(diào)試條件，2010年6月底計(jì)劃達(dá)到商業(yè)運(yùn)行條件。年底受電后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試正是在嚴(yán)寒的1—3月份。提前進(jìn)行鍋爐水壓試驗(yàn)、系統(tǒng)通水，將會(huì)給設(shè)備及管道系統(tǒng)帶來(lái)非常嚴(yán)重的安全隱患；而推遲水壓試驗(yàn)又將直接影響后續(xù)施工與投產(chǎn)計(jì)劃，使原本就很緊張的工期更加緊張。

為了既保安全又保工期，參考內(nèi)蒙古地區(qū)氣候條件相近的其他電廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在多次調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，采用了如下幾項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施。

（1）調(diào)整鍋爐水壓試驗(yàn)前后的施工作業(yè)步序。

先進(jìn)行鍋爐水壓系統(tǒng)的整體風(fēng)壓試驗(yàn)，在排除焊口、封頭、管子等較大缺陷后，進(jìn)行爐本體保溫工作。爐頂受熱面保溫澆筑及密封在正式水壓試驗(yàn)后進(jìn)行。此舉可以在水壓試驗(yàn)前發(fā)現(xiàn)一批質(zhì)量缺陷，還能避免防凍、防腐等保養(yǎng)問(wèn)題。

（2）氣溫分析及供暖負(fù)荷測(cè)算。

由2009年1—2月氣溫曲線得出：1月份平均氣溫-29.5℃，最低氣溫-37℃；2月份平均氣溫-24℃，最低氣溫-34℃；3月份平均氣溫-15℃，最低氣溫-23℃。白音華地區(qū)暴風(fēng)雪、“白毛風(fēng)”等惡劣極端天氣較多，鍋爐間采用0.4 MPa蒸汽采暖設(shè)施，廠房溫度按室內(nèi)+5℃，室外-25℃計(jì)算冬季采暖熱負(fù)荷，計(jì)算時(shí)不考慮設(shè)備和工藝管道的散熱量。根據(jù)以往冬季1月份的氣溫，在鍋爐機(jī)組不運(yùn)行時(shí)，設(shè)計(jì)的熱負(fù)荷使鍋爐廠房的溫度可能在0℃以下，很難滿足鍋爐水壓的防凍要求，因此還需要在鍋爐廠房增加臨時(shí)采暖。臨時(shí)采暖測(cè)算如下：

1）在撈渣機(jī)四周、冷灰斗內(nèi)、尾部豎井水平過(guò)熱器及水平再熱器等部位增加光排管暖器，提高爐內(nèi)溫度，需增加臨時(shí)采暖費(fèi)用150萬(wàn)元。

2）鍋爐廠房的0 m布設(shè)焦炭爐100臺(tái)，當(dāng)氣溫低于-20℃或供汽壓力不足造成室內(nèi)溫度低于5℃時(shí)投入。當(dāng)發(fā)生啟動(dòng)鍋爐故障，無(wú)法保證正常供汽時(shí)可將焦炭爐放入爐內(nèi)進(jìn)行鍋爐防凍。根據(jù)2009年1—3月份氣溫統(tǒng)計(jì)，低于-30℃極端氣溫天氣20天，事故停汽時(shí)焦炭爐的消耗量按10 kg/h計(jì)算，需要970 t焦炭，增加費(fèi)用約300萬(wàn)元。

（3）危險(xiǎn)點(diǎn)分析。

危險(xiǎn)點(diǎn)包括極端天氣的出現(xiàn)概率、啟動(dòng)爐故障、全廠停電、節(jié)假日人員的疏忽。

（4）臨時(shí)措施的優(yōu)化選取。

通過(guò)測(cè)算分析，在風(fēng)險(xiǎn)最為可控、保障措施最為可行、臨時(shí)設(shè)施投資最少、施工環(huán)境最可接受的條件下，鍋爐水壓試驗(yàn)合理工期應(yīng)安排在2010年3月中旬。同時(shí)對(duì)鍋爐房的封閉情況重新進(jìn)行復(fù)查，對(duì)大風(fēng)刮壞的門(mén)窗進(jìn)行了加固；鍋爐廠房的大門(mén)、窗框、墻板連接縫等存有縫隙的用保溫棉進(jìn)行填充，對(duì)大門(mén)外部進(jìn)行封堵；所有與爐膛連接的煙風(fēng)道擋板門(mén)均關(guān)閉；對(duì)室外吸風(fēng)口進(jìn)行封堵。

（5）水壓試驗(yàn)前的環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)。

根據(jù)水壓試驗(yàn)時(shí)間計(jì)劃的安排，分別在鍋爐0、18、57、62 m層設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行水壓試驗(yàn)前環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，以便于決定最終水壓試驗(yàn)的具體時(shí)間。溫度觀測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 2010年1月至2月溫度觀測(cè)記錄表Tab.1 Temperature observation data from Jan.2010 to Feb.2010

2 水壓試驗(yàn)過(guò)程的控制

白音華金山發(fā)電廠新建2×600 MW機(jī)組采用美國(guó)巴威公司技術(shù)設(shè)計(jì)、制造的亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、全鋼構(gòu)架的Π型單鍋筒鍋爐。一次系統(tǒng)水壓試驗(yàn)范圍包括給水操作臺(tái)后主給水管道、省煤器、汽包、過(guò)熱器、主汽水壓試驗(yàn)堵閥前主蒸汽管道。二次系統(tǒng)水壓試驗(yàn)范圍包括低溫、高溫再熱器、冷段、熱段管道。

鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：屏式過(guò)熱器、二級(jí)過(guò)熱器、垂直再熱器均沒(méi)有下聯(lián)箱及放水門(mén)，水冷壁下聯(lián)箱亦無(wú)放水門(mén)（可通過(guò)底部加熱供汽集箱底部放水門(mén)放水，但考慮水冷壁下聯(lián)箱內(nèi)進(jìn)氣孔可能造成堵塞問(wèn)題，不采取這種方式），汽包夾層低于分散上升管。因此，該4處受熱面和汽包夾層在水壓試驗(yàn)后無(wú)法保證有效放凈存水，如圖1所示，這些受熱面的壁溫及爐膛、煙道內(nèi)環(huán)境溫度應(yīng)作為重點(diǎn)防凍部位進(jìn)行檢測(cè)，保證溫度高于5℃。

在水壓前的準(zhǔn)備工作中，首要工作是提高鍋爐間環(huán)境溫度，對(duì)廠房全面檢查，認(rèn)真處理“跑風(fēng)漏氣”的部位，及早投入臨時(shí)暖氣系統(tǒng)。通過(guò)各種措施的落實(shí)，在室外溫度-20℃情況下，即便不投入焦碳爐子，鍋爐間溫度依然得到提高，基本達(dá)到預(yù)期目的，如圖2所示。

根據(jù)鍋爐產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的水壓試驗(yàn)要求，水壓試驗(yàn)時(shí)金屬壁溫推薦保持值為21～70℃,水壓試驗(yàn)過(guò)程中，金屬壁溫不得低于21℃。為了滿足以上要求，鍋爐上水工作的核心為控制上水溫度在70～80℃之間，具體流程為：鍋爐水沖洗合格后，將凝結(jié)水補(bǔ)水箱上滿水，然后對(duì)凝結(jié)水補(bǔ)水箱進(jìn)行加熱，加熱溫度小于90℃，同時(shí)向補(bǔ)水箱按比例加入氨和乙醛肟，取樣化驗(yàn)混合液濃度，直至化驗(yàn)結(jié)果符合要求。啟動(dòng)凝結(jié)水輸送泵進(jìn)行鍋爐上水，調(diào)整泵的再循環(huán)開(kāi)度、保持化學(xué)除鹽水流量為70 t/h；維持水箱高水位平衡運(yùn)行，控制藥品濃度。

為控制好爐內(nèi)水溫（既要滿足金屬材料對(duì)溫度的要求，又要方便人員進(jìn)入爐內(nèi)檢查，水溫一般控制在25～45℃）利用鍋爐打壓系統(tǒng)最高點(diǎn)排空氣門(mén)進(jìn)行排水，置換熱水進(jìn)入打壓系統(tǒng)。根據(jù)鍋爐水壓升壓曲線，為滿足整個(gè)打壓過(guò)程壁溫達(dá)到要求，利用系統(tǒng)低壓停駐期間對(duì)全系統(tǒng)每小時(shí)溫降情況進(jìn)行測(cè)算，根據(jù)測(cè)算值將鍋爐各處受熱面的壁溫提升至35～40℃；另一方面，為防止環(huán)境溫度對(duì)爐內(nèi)溫度的影響，在鍋爐0 m環(huán)境溫度低于7℃時(shí)，及時(shí)將焦炭爐投入，確保在環(huán)境溫度進(jìn)一步降低情況下，鍋爐0 m環(huán)境溫度不低于5℃，從而保證了水壓試驗(yàn)期間金屬壁溫始終保持在21℃以上。打壓期間汽包壁溫如表2所示。

表2 1號(hào)爐水壓試驗(yàn)期間受熱面壁溫（最低值）Tab.2 Wall temperature(lowest)of heated surface during the hydraulic test of No.1 boiler

3 水壓試驗(yàn)后的維護(hù)

在2010年3月18日最低室外溫度-25℃情況下，完成了白音華金山發(fā)電廠1號(hào)鍋爐的水壓試驗(yàn)，因水壓試驗(yàn)后出現(xiàn)連續(xù)低溫大風(fēng)天氣，鍋爐上水系統(tǒng)持續(xù)保持加熱循環(huán)運(yùn)行，根據(jù)鍋爐壁溫的情況，采取循環(huán)換水防凍維護(hù)方式，規(guī)定在環(huán)境溫度-25℃時(shí)，每天循環(huán)1次，以保證爐膛壁溫最低點(diǎn)不低于8℃。由于措施到位以及天氣的逐漸轉(zhuǎn)暖，鍋爐水壓試驗(yàn)后室內(nèi)溫度一直保持在0℃以上，焦炭爐投入10臺(tái)左右，施工環(huán)境空氣質(zhì)量沒(méi)有破壞，爐頂密封工作順利開(kāi)展。水壓試驗(yàn)后室外溫度及各部位受熱面如表3所示。

表3 1號(hào)爐水壓試驗(yàn)后室外溫度及各受熱面壁溫（最低值）Tab.3 Wall temperature(lowest)of heated surface and ambient temperature after the hydraulic test of No.1 boiler

4 結(jié)論

（1）高寒地區(qū)冬季鍋爐水壓試驗(yàn)需要從前期準(zhǔn)備、過(guò)程控制、后續(xù)維護(hù)3方面進(jìn)行全面論證及優(yōu)化，才能保證冬季水壓的安全性、經(jīng)濟(jì)性；

（2）不能片面追求提前水壓試驗(yàn)工期，應(yīng)對(duì)氣候條件進(jìn)行充分分析，對(duì)前期溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并加強(qiáng)臨時(shí)措施的執(zhí)行；

（3）白音華金山電廠1號(hào)鍋爐冬季水壓的實(shí)踐表明，利用氣候轉(zhuǎn)暖的有利條件，采取循環(huán)加熱、細(xì)節(jié)控制等措施，可以保證鍋爐水壓試驗(yàn)在低溫氣候條件下的順利完成。

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