閆小謹

(山西興能發(fā)電有限責任公司，山西 古交 030206)

為降低發(fā)電廠污染物排放量，提高機組效率，推進潔凈煤燃燒技術的發(fā)展，600 MW 及以上超臨界機組已成為我國的主力機型。采用超臨界變壓直流鍋爐成為實現經濟和環(huán)保的最佳選擇，然而超臨界直流鍋爐與汽包爐比較，蒸汽壓力、溫度等參數都很高，并且運行特性發(fā)生顯著變化，水冷壁管內水動力多值性、脈動，工質溫度以及汽溫特性受燃燒和變壓運行的影響程度明顯增大，由于超臨界狀態(tài)下水冷壁內工質的熱物理特性變化較大，大比熱特性對傳熱特性和水動力特性引發(fā)超臨界壓力下的類膜態(tài)沸騰傳熱惡化而導致超溫爆管。

山西古交發(fā)電廠二期工程安裝2 臺哈爾濱鍋爐公司生產的一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行、帶內置式再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)的HG-2000/25.4 -YM12型直流鍋爐，據統(tǒng)計2 臺鍋爐2011 年在168 h 試運期間發(fā)生12 次泄漏，2012 年、2013 年分別發(fā)生7 次、5 次泄露事故，占故障停機的65%，機組可靠性降低對電廠的安全穩(wěn)定運行造成很大威脅。為此該公司多次組織技術人員進行分析治理四管爆漏，并采用爐管泄露在線監(jiān)測系統(tǒng)作為早期泄露預警的重要手段。

由于受熱面超溫過熱、腐蝕磨損、吹灰磨蝕、管內異物、焊接缺陷、氧化皮脫落等方面的原因，以及泄漏的形式和位置不同，致使四管泄漏的預防和監(jiān)視困難。爐管泄漏是一個熱力過程，而故障發(fā)生需要較長的時間，做到早期預報是診斷泄露的關鍵。其特點，即泄漏一般開始于微小的薄弱部位，如焊縫缺陷、砂眼、磨損減薄等。初期泄漏發(fā)展速度較慢，泄露處的蒸汽沖刷力弱，為非破壞性泄漏。泄漏發(fā)展到一定階段便成為破壞性泄漏，高參數蒸汽對受熱面的強力沖刷若不被及時發(fā)現并采取緊急措施，會引起周圍管道的連鎖性爆破，迫使緊急停爐，使檢修時間加長。在非破壞性泄漏期間及早探測到鍋爐的初始漏點，對一些重要的過程參數進行狀態(tài)估計和識別，并據此分析泄露的嚴重程度，實時監(jiān)測和診斷受熱面運行過程中的故障。爐管泄露在線監(jiān)測裝置實時監(jiān)測爐內受熱面的早期泄露，可以及時發(fā)現爐管泄露、監(jiān)視其發(fā)展變化并計劃停爐，減少鍋爐非計劃停運、降低維修費用。古交電廠安裝了爐管泄露在線實時裝置，其早期預警作用減少了機組的非計劃停運次數，安全和經濟效益明顯。

1 爐管泄露裝置原理及組成

古交電廠二期鍋爐在爐內安裝多路傳聲器和信號處理系統(tǒng)實時監(jiān)聽和診斷鍋爐內不同聲音頻譜與強度的特征，以判斷管道是否發(fā)生泄漏。當鍋爐早期泄露時，高頻泄漏聲信號在背景噪聲中出現，在消除鍋爐運行的復雜噪音的基礎上，利用計算機技術進行背景噪聲與泄漏聲信號頻譜和強度差異的聲音頻譜分析，實現對爐管泄露的早期測報，并判斷出泄露的具體區(qū)域及泄露程度，以便及時處理。

該裝置系統(tǒng)主要分為就地檢測和遠方操作兩部分。就地檢測部分包括測點聲導管、一體化傳感器、就地接線盒、就地信號電纜以及防腐清灰裝置等。操作監(jiān)測部分則包括工控計算機、彩色監(jiān)視器、監(jiān)測系統(tǒng)主機、彩色打印機以及系統(tǒng)監(jiān)測機柜等。

2 裝置的現場實際應用

根據古交電廠600 MW 機組鍋爐的需要，設計其單臺鍋爐泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的測點。其布置示意見圖1。

圖1 單臺鍋爐泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的測點布置示意圖

泄漏監(jiān)測范圍包括鍋爐內水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器以及爐頂大罩殼內的全部承壓管道、閥門以及聯(lián)箱，測點布置按照單只傳感器有效監(jiān)測半徑12 m，確定設置32 個測點，爐膛水冷壁區(qū)域12 個測點，水平煙道過熱器、再熱器區(qū)域10 個測點，尾部豎井煙道過熱器、再熱器、省煤器區(qū)域8 個測點，爐頂大罩殼區(qū)域2 個測點。

該廠從2011 年投產以來，爐管泄露裝置運行狀態(tài)良好，基本準確檢測出每次泄露情況，幫助早期及時發(fā)現爐管泄露，避免了由于沒有及時發(fā)現而造成泄露點附近管壁大面積吹損，減小了鍋爐泄露帶來的經濟損失。

2012 年8 月3 日21:50#4 爐爐管泄露裝置第3、7 點變紅，4 日8:30 就地檢查確認右側螺旋水冷壁發(fā)生泄露，而#3 爐正進行檢修，此時停爐將造成雙機停運，影響全廠公用蒸汽系統(tǒng)的正常運行，而#3 機申請并網時間確定為8 月6 日。為此運行人員采取降低機組負荷至420 MW，鍋爐滑壓點降低4 MPa 的降參數運行方式，密切監(jiān)視泄露的發(fā)展情況，待8 月6 日#3 機組并網運行正常后，申請于8 月8 日晚高峰后將#4 機組停運，避免了非計劃停運和周圍爐管的吹損。

2013 年9 月23 日#3 爐大包廂內32 點棒圖逐漸升高并變黃，打開檢修孔后聽到輕微漏汽聲，首先采取降低滑壓點-2 MPa 的方式降低運行壓力，10 月5日32 點變紅，進一步降低滑壓點-4 MPa，限制最高負荷450 MW，直至11 月3 日經批準機組轉入檢修狀態(tài)。事后檢查為右側垂直管水冷壁引出管與聯(lián)箱連接根部焊接部位砂眼泄露，由于及時發(fā)現并立即采取降參數運行方式措施，記錄了其發(fā)生的時間及發(fā)展進程，避免泄露口的進一步擴展，堅持運行61 天，大大減少了經濟損失。

3 結 論

古交電廠二期鍋爐應用爐管泄漏檢測裝置可實現有效實時檢測、監(jiān)視鍋爐早期發(fā)生輕微泄漏后的過程狀態(tài)參數并報警，減少泄漏擴大造成二次損壞，合理安排機組檢修時間，降低非計劃停運次數，提高了鍋爐運行的安全穩(wěn)定性和可靠性。

［1］ 牛 濤.推廣應用鍋爐四管泄漏的在線監(jiān)測技術［J］.華北電力技術，1998(9):4 -6.

［2］ 趙學斌，閆俊伏.古交電廠600 MW 超臨界直流鍋爐四管泄漏分析［J］，山西焦煤科技，2011(9):45 -48.