陳 捷，陸 云，李 駒

(1.上海外高橋發(fā)電廠有限責(zé)任公司，上海 200245；2.國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海 200437)

2015年度上海并網(wǎng)發(fā)電廠發(fā)電鍋爐“四管”泄漏原因分析及建議

陳 捷1，陸 云2，李 駒2

(1.上海外高橋發(fā)電廠有限責(zé)任公司，上海 200245；2.國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海 200437)

匯總了上海電網(wǎng)2015年度發(fā)電鍋爐“四管”泄漏原因分析，同時結(jié)合歷年發(fā)電鍋爐“四管”泄漏次數(shù)和原因進(jìn)行比較。就目前上海地區(qū)電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組“四管”與其它設(shè)備泄漏的現(xiàn)狀，就如何減少和避免鍋爐設(shè)備爆泄次數(shù)、消除安全隱患、確保鍋爐安全運(yùn)行提出一些建議，供相關(guān)電廠參考。

發(fā)電鍋爐；鍋爐設(shè)備；“四管”泄漏

1 概述

并網(wǎng)電廠的發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時，發(fā)電鍋爐中“四管”(過熱器管、再熱器管、省煤器管、水冷壁管)和承壓設(shè)備泄漏將導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。到2015年底為止，上海地區(qū)并網(wǎng)電廠共有1 000 MW級機(jī)組6臺，600 MW機(jī)組6臺，300 MW級機(jī)組16臺，燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組20臺，其他小機(jī)組19臺，總裝機(jī)容量約19 500 MW。2015年度上海地區(qū)并網(wǎng)電廠“四管”泄漏和承壓部件泄漏共發(fā)生20次，其中900 MW以上機(jī)組發(fā)生1次，600 MW機(jī)組發(fā)生2次，300 MW以上機(jī)組發(fā)生5次，125 MW機(jī)組以下發(fā)生12次。

2 “四管”泄漏次數(shù)比較及原因分析

2015年度上海地區(qū)涉網(wǎng)電廠共發(fā)生“四管”和承壓部件泄漏20次，其中水冷壁泄漏發(fā)生7次，省煤器泄漏發(fā)生6次，過熱器泄漏發(fā)生3次，再熱器泄漏發(fā)生0次，其他部件發(fā)生泄漏4次。

2015年度上海地區(qū)涉網(wǎng)電廠共發(fā)生“四管”泄漏20次，其中由于原材料缺陷原因泄漏發(fā)生4次，由于焊接質(zhì)量原因泄漏發(fā)生4次，由于磨損減薄原因泄漏發(fā)生4次，由于短時過熱原因泄漏發(fā)生1次，由于長時超溫原因泄漏發(fā)生1次，由于設(shè)計原因泄漏發(fā)生1次，由于其他原因(包括疲勞裂紋、材質(zhì)老化等)泄漏發(fā)生5次。

由于各電廠嚴(yán)格按計劃對機(jī)組進(jìn)行檢修，重點(diǎn)做好防磨防爆檢查和鍋爐定期檢驗(yàn)，及時對鍋爐“四管”泄漏情況及防范措施和方法進(jìn)行分析和總結(jié)，上海地區(qū)并網(wǎng)電廠“四管”泄漏現(xiàn)狀屬可控范圍，能較好保持機(jī)組設(shè)備的健康水平。

磨損減薄仍然是三個年度中“四管”泄漏主要原因，分別占2013年度、2014年度總爆泄次數(shù)的32%、28.5%、20%。磨損減薄現(xiàn)象主要與鍋爐燃燒煤的品質(zhì)和燃燒技術(shù)有關(guān)，近年來由于煤炭供應(yīng)緊張，采用摻燒煤的燃燒技術(shù)也是誘發(fā)“四管”泄漏重要原因之一。電站鍋爐通常在燃燒時產(chǎn)生大量的煙氣，煙氣中的顆粒度大小與煤的品質(zhì)有關(guān)。當(dāng)煙氣中的飛灰在“四管”的表面或煙氣走廊處隨著負(fù)壓的爐膛流動，對金屬外表面產(chǎn)生磨損。有的受熱面區(qū)域會產(chǎn)生“死角”，煙氣在該區(qū)域形成一個相當(dāng)于“渦流”場，加速對“四管”金屬表面的磨損。而在鍋爐斜爐底由于飛灰堆積產(chǎn)生自重而滑動對水冷壁管進(jìn)行磨損。金屬表面受到煙氣長年累月的磨損，導(dǎo)致管壁減薄。當(dāng)管壁減薄到一定量時，就會發(fā)生爆泄現(xiàn)象。在老機(jī)組運(yùn)行過程中，低溫再熱器、省煤器磨損減薄導(dǎo)致泄漏占據(jù)了最重要的因素。

在2015年度機(jī)組爆泄原因次數(shù)統(tǒng)計中(統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括承壓部件斷裂失效和爆裂)，由于其他原因(包括材質(zhì)老化、疲勞裂紋、化學(xué)腐蝕)導(dǎo)致泄漏的次數(shù)有上升的趨勢。隨著鍋爐設(shè)備運(yùn)行時間的增加，鍋爐“四管”本身的許多問題慢慢暴露出來?？傮w來講，這些因素導(dǎo)致的泄漏僅僅是個案，不代表共性問題。但仍希望電廠能引起足夠的重視，將這些個案因素消除在檢修中。

3 “四管”及承壓部件爆泄原因及反措

當(dāng)前大型塔式布置燃煤鍋爐水冷壁管泄漏的問題逐步顯現(xiàn)，逐漸形成了共性傾向，有必要加以重視和及時落實(shí)防治措施。

3.1 水冷套磨損問題

水冷套管子的磨損主要發(fā)生在水冷套的里(內(nèi))側(cè)，且在煤粉噴嘴與二次風(fēng)噴嘴之間，失效特征為磨損。從燃燒器結(jié)構(gòu)分析，無論是一次風(fēng)或二次風(fēng)的噴嘴與噴管連接部均存在一定的間隙，部分風(fēng)、粉可以通過這一間隙通道進(jìn)入爐膛。當(dāng)間隙通道的風(fēng)速達(dá)到較高時，在煤粉噴嘴與二次風(fēng)噴嘴之間的區(qū)域有條件形成回流氣體(即渦流區(qū))，回流氣體吸收并伴隨間隙通道擴(kuò)散的煤粉不斷對管壁沖刷，造成煤粉對水冷套管子的磨損。

針對這一情況，目前有二種防治方法比較有效：

(1)在回流氣體磨損區(qū)域加裝防磨板，注意防磨板的寬度和長度尺寸必須覆蓋整個回流磨損區(qū)域。

(2)在回流氣體磨損區(qū)域敷設(shè)防磨損材料，注意敷設(shè)耐磨材料時需要焊接鉤釘，不然耐磨材料容易脫落。

3.2 T23材料水冷壁管泄漏問題

超超臨界直流鍋爐(2956 t/h)的水冷壁材料采用T23鋼，投運(yùn)后水冷壁泄漏問題比較突出。其主要原因是T23鋼的焊接質(zhì)量要求比較高，鍋爐制造時對它的焊接性能缺乏足夠認(rèn)識，現(xiàn)場焊接殘留大量的焊接缺陷，這些焊接缺陷的出現(xiàn)和擴(kuò)展是水冷壁泄漏的根本原因。電廠的技術(shù)人員通過不懈努力，目前水冷壁泄漏率顯著下降，趨于穩(wěn)定和正常。

采取的主要防治措施如下：

(1)加強(qiáng)開展鍋爐防磨防爆檢查和焊接缺陷的專項檢查，最大限度地消除殘留缺陷，降低泄漏機(jī)率，提高水冷壁的安全可靠性；

(2)加強(qiáng)現(xiàn)場檢修焊接過程的質(zhì)量監(jiān)督檢查，嚴(yán)格執(zhí)行焊接熱處理工藝要求，提高焊接質(zhì)量和性能，防止和杜絕新增缺陷的產(chǎn)生。

3.3 省煤器的磨損

省煤器磨損問題主要發(fā)生在中、小型燃煤鍋爐上，由于鍋爐尾部煙道面積小煙速較高，容易發(fā)生省煤器管磨損問題，一直以來都是“四管”泄漏的重災(zāi)區(qū)，比較難以徹底解決。

目前最新技術(shù)有一種翅片式省煤器，具有良好的防磨效果。但要提示注意的是，通過實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)卡片式翅片省煤器防磨效果好，螺旋式翅片省煤器的防磨效果差，所以在更換選擇省煤器時應(yīng)注意翅片的形式。

4 降低“四管”泄漏次數(shù)應(yīng)對措施

(1)加強(qiáng)焊接管理及原材料監(jiān)督

從事故統(tǒng)計中可以看出，安裝焊接缺陷是威脅電廠主設(shè)備安全運(yùn)行的隱患之一。因此，各電廠要吸取教訓(xùn)，把焊接管理放在首位，一方面重點(diǎn)抓好焊工培訓(xùn)與上崗前的焊接工藝評定工作。另一方面要要嚴(yán)格焊接檢驗(yàn)制度，切實(shí)加強(qiáng)焊工自檢，技術(shù)人員專檢及無損檢測人員檢測的工序制度。

在機(jī)組運(yùn)行正常運(yùn)行中也存在因在機(jī)組安裝時錯用鋼材而引起的泄漏事故。因此領(lǐng)購的合金材料及零部件在使用前，必須進(jìn)行100%光譜分析，嚴(yán)防鋼材錯用。對高溫緊固件備品，使用前進(jìn)行了100%硬度復(fù)查和100%超聲檢測。

(2)加強(qiáng)加強(qiáng)檢修和基建施工管理

按照相關(guān)規(guī)定和考核辦法，加強(qiáng)文明施工管理和考核，加強(qiáng)施工人員素質(zhì)教育，做到工完料清。杜絕生產(chǎn)垃圾落入鍋爐四管、聯(lián)箱內(nèi)。減少因異物堵塞造成的鍋爐“四管”短期過熱破壞。

(3)加強(qiáng)受熱面的監(jiān)視、檢查和治理的力度

利用每次檢修和停爐機(jī)會對受熱面進(jìn)行檢查和冶理，做到逢停必檢。加大受熱面的防磨防爆檢查和投入。加強(qiáng)對尾部低溫過熱器、低溫再熱器、包覆過熱器等檢查的力度。對在檢查中發(fā)現(xiàn)變形的管排應(yīng)及時進(jìn)行調(diào)整，防止煙氣走廊的形成，使煙速均勻；對燒損、脫落的護(hù)瓦進(jìn)行重新安裝；針對煤質(zhì)灰份大、尾部易磨損現(xiàn)象，應(yīng)超前防范、控制風(fēng)險，對彎頭及其它磨損嚴(yán)重的部位采取必要的防磨措施如安裝護(hù)瓦、噴涂耐磨涂料等來減少磨損破壞。

(4)加強(qiáng)運(yùn)行管理，做好運(yùn)行調(diào)整，控制煙氣流速

煙氣的流速對受熱面的影響很大，因此運(yùn)行調(diào)整首先要控制好煙氣流速?？刂茻煔饬魉賾?yīng)在鍋爐燃燒和傳熱的前提下，盡可能的降低水平煙道處過量空氣，控制好爐膛負(fù)壓，及時調(diào)整風(fēng)量，保證送風(fēng)和引風(fēng)的均衡。減少煙氣中的飛灰含量也可以從經(jīng)濟(jì)角度考慮提高煙氣流速。煙氣中飛灰含量降低后可以很大程度上減少受熱面的磨損。

隨著電廠摻燒煤技術(shù)的應(yīng)用，調(diào)整煤比參配或制粉系統(tǒng)可以減輕煙氣中的飛灰量，如采用較細(xì)的煤粉細(xì)度，降低飛灰的撞擊動能，壓制火焰高度，使飛灰能夠以焦渣的形式沉入爐膛底部的撈渣機(jī)中等。

在運(yùn)行調(diào)整中還應(yīng)嚴(yán)格控制管壁溫度，減少和杜絕超溫現(xiàn)象的出現(xiàn)。及時調(diào)整減溫水量，減少管子特別是過熱器管子的介質(zhì)短路現(xiàn)象，減少火焰燒偏或貼壁，都可以減少超溫的出現(xiàn)。超溫大部分出現(xiàn)過熱器部位。

過熱器超溫同鍋爐負(fù)荷有關(guān)系，鍋爐負(fù)荷增加，過熱器溫度也隨著升高；還與過量空氣系數(shù)有關(guān)，過量空氣增加，煙氣流速增大，對流傳熱加劇，導(dǎo)致過熱器溫度升高；給水溫度升高，過熱器溫度也隨著升高；受熱面結(jié)焦，過熱器溫度也隨著升高等，對于再熱器同樣存在上面的問題。運(yùn)行調(diào)整是一個綜合性的調(diào)整過程，不僅要調(diào)整好減溫水量控制蒸汽溫度，同時要調(diào)整好燃燒穩(wěn)定、及時吹灰保持受熱面干凈、控制好煙氣流速和過量空氣系數(shù)、根據(jù)燃煤的特性合理選擇燃燒方式和調(diào)整燃燒角度等。

(5)做好“四管”泄漏事故失效分析工作

督促電廠對四管爆漏事故要如實(shí)記錄爆漏前的運(yùn)行工況及處理措施。認(rèn)真分析每一起“四管”爆漏事故，查明原因，明確責(zé)任，以便吸取教訓(xùn)，采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。

4 結(jié)語

“四管”泄漏是對發(fā)電鍋爐來說是一個永恒的主題，是經(jīng)常性的工作，杜絕四管泄漏也是很難實(shí)現(xiàn)的，只有對泄漏進(jìn)行根據(jù)原因的防治和預(yù)防。

做好運(yùn)行調(diào)整是防止四管泄漏的措施，運(yùn)行調(diào)整主要從防止超溫、防止煙氣流速過大、防止火焰燒偏、防止結(jié)焦等方面著手。

受熱面的防磨是從外部治理，在其他條件不能滿足時采用防磨可以減緩磨損進(jìn)度。根據(jù)電廠的實(shí)際情況合理選擇防磨型式，可以從經(jīng)濟(jì)和效益方面綜合考慮。

提高各級人員的責(zé)任心是防止四管泄漏的關(guān)鍵。鍋爐自安裝以后其許多設(shè)備是難于更改的，只有結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的特點(diǎn)做好設(shè)備改進(jìn)，及時消除設(shè)備缺陷才能保證鍋爐設(shè)備的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)穩(wěn)發(fā)多供的電廠生產(chǎn)宗旨，從而確保電網(wǎng)的安全。

[1] 竇懷武.鍋爐四管泄露原因分析及處理[R]. 國電靖遠(yuǎn)發(fā)電有限公司，2010.

[2]胡 安，等.鍋爐“四管”泄露原因淺析[R]. 哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，2012.

(本文編輯：楊林青)

Analysis and Suggestions for Shanghai Grid Plant Power Boiler "Four Tubes"Leakage in 2015

CHEN Jie1，LU Yun2，LI Ju2

(1. Shanghai Waigaoqiao Power Generation Co., Ltd.，Shanghai 200245, China； 2. State Grid Electric Power Research Institute, SMEPC, Shanghai 200437, China)

This paper summarizes the reasons for Shanghai grid power generation boiler " Four Tubes" leakage in 2015, meanwhile comparing with the annual leakage frequency and reasons in the previous years. Thereupon, some suggestions are proposed as to how to reduce and prevent boiler equipment leakage frequency, eliminate potential safety problems, and ensure the safe operation for reference of related power plants.

power boiler; boiler equipment; "Four Tubes" leakage

10.11973/dlyny201606022

陳 捷(1975),男，工程師，從事發(fā)電企業(yè)金屬技術(shù)監(jiān)督工作。

TM621.2

B

2095-1256(2016)06-0768-03

2016-10-25