高志圣

（國家能源費(fèi)縣發(fā)電有限公司，山東 臨沂 273425）

在鍋爐的實(shí)際運(yùn)行過程中，往往會(huì)受到多種不利因素的影響，這就會(huì)對(duì)其正常運(yùn)行造成不同程度的阻礙，在其各個(gè)組成部分中，以水冷壁、過熱器、再熱器以及省煤器等4部分極易出現(xiàn)泄漏故障，進(jìn)而會(huì)給鍋爐的安全運(yùn)行帶來潛在的隱患。造成鍋爐泄露的原因非常多，其中最常見的主要有磨損、腐蝕、過熱、安裝以及焊接質(zhì)量差等問題，在實(shí)際的工作過程中，要予以充分的關(guān)注。為了確保鍋爐各部分能夠始終處于良好的工作狀態(tài)，就要對(duì)鍋爐的整個(gè)運(yùn)行過程進(jìn)行全過程的監(jiān)控，始終堅(jiān)持預(yù)防為主的運(yùn)行控制措施，分別從管理和技術(shù)兩個(gè)方面著手，加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)配合做到可控在控。國電費(fèi)縣電廠#2機(jī)組650MW超臨界發(fā)電機(jī)組，鍋爐型號(hào)為HG1913/25.4/571/569-YM3。螺旋管圈與垂直管屏之間由過渡集箱轉(zhuǎn)換連接，下部螺旋管圈管材及規(guī)格為φ38×6.5mm ，15CrMoG，上部垂直管屏規(guī)格及管材為φ31.8×5.5mm，15CrMoG。

1 鍋爐“四管”泄露原因簡要分析

國電費(fèi)縣電廠#2機(jī)組650MW超臨界發(fā)電機(jī)組，鍋爐型號(hào)為HG1913/25.4/571/569-YM3，于2007年8月正是投入運(yùn)行。該鍋爐的爐膛采用了當(dāng)時(shí)比較先進(jìn)的全焊接密封膜式水冷壁，能夠大大提高換熱效率，為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。該種類型的水冷壁主要是由下部螺旋環(huán)繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁，按照一定的結(jié)構(gòu)形式連接而成的。螺旋管圈與垂直管屏之間由過渡集箱轉(zhuǎn)換連接，為了能夠確保連接的穩(wěn)定性，并提供足夠的通道，過渡集箱包括左右兩部分，其中左側(cè)包括了63根螺旋管，而右側(cè)則是由191垂直管屏按照一定的連接方式構(gòu)成的。下部螺旋管圈管材及規(guī)格為φ38×6.5mm，15CrMoG，上部垂直管屏規(guī)格及管材為φ31.8×5.5mm，15CrMoG。

我廠#2機(jī)組從5月8日開始進(jìn)行大修，為了能夠有效提高鍋爐的燃燒效率，對(duì)其中的燃燒器進(jìn)行了系統(tǒng)全面的改造升級(jí)，采用了比較先進(jìn)的低氮燃燒器，經(jīng)過改造后，燃燒器整體的燃燒中心相較于改造前提升了1.5m；為了確保水冷壁的密封性符合要求，下部螺旋環(huán)繞上升水冷壁管采用了焊接連接的方式，并且在機(jī)組正式運(yùn)行前，對(duì)水冷壁管進(jìn)行系統(tǒng)群面的酸洗，去除管內(nèi)殘留的各種雜質(zhì)，確保管路通暢。鍋爐大修完成后，于7月2日開始點(diǎn)火運(yùn)行，直至運(yùn)行時(shí)8日鍋爐的水冷壁突然發(fā)生爆裂泄漏。通過檢查后發(fā)現(xiàn)，水冷壁后墻左側(cè)起第100根和178根火側(cè)垂直管發(fā)生爆裂，爆口部位標(biāo)高48.5m。

1.1 磨損

煤粉鍋爐受熱面飛灰磨損和機(jī)械磨損，是影響鍋爐長期安全運(yùn)行的主要原因。（表1）。

1.2 腐蝕

1.2.1 管外高溫腐蝕

受熱面管外壁在較高溫度條件下，由于缺氧導(dǎo)致還原性氣體存在，當(dāng)燃料中含硫量較高時(shí)（＞1%），容易產(chǎn)生管外高溫腐蝕。如果管外產(chǎn)生結(jié)渣、積灰，且上述條件存在，會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的管外腐蝕。

在鍋爐的受熱面位置處，作為與火焰進(jìn)行直接接觸的位置，水冷壁在運(yùn)行過程中極易發(fā)生高溫腐蝕，究其原因，主要是由其周圍的還原性氣體引起的，通過現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，在CO濃度高的位置處，腐蝕較其周圍更加嚴(yán)重。

通過對(duì)水冷壁的高溫腐蝕位置進(jìn)行研究發(fā)展，其多發(fā)生于高溫區(qū)域，例如，燃燒器的高溫影響區(qū)域。由于過熱器和再熱器中的還原性氣體相對(duì)較少，由氣體所造成的腐蝕問題也相對(duì)較輕。

為了盡可能對(duì)腐蝕進(jìn)行有效的控制，在容易出現(xiàn)腐蝕的位置處，可以選用耐腐蝕性能高的合金鋼，以此提高管道整體的耐腐蝕性能，同時(shí)，還要對(duì)溫度進(jìn)行科學(xué)合理的有效控制，進(jìn)而降低爐膛出口的煙氣溫度，消除煙溫偏差。

1.2.2 管內(nèi)化學(xué)腐蝕

當(dāng)鍋爐在正常運(yùn)行的情況下，其管內(nèi)并不會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和腐蝕的問題。但是，當(dāng)給水的質(zhì)量較差，無法滿足鍋爐的用水需求，這就會(huì)在鍋爐內(nèi)部形成大量的結(jié)垢，而降低管壁的傳熱效率，進(jìn)一步提高壁溫，最終導(dǎo)致管壁破裂的發(fā)生。當(dāng)鍋爐的受熱面與周圍的濕空氣接觸后，空氣中存在的氧氣、二氧化碳以及二氧化硫等物質(zhì)會(huì)在管內(nèi)形成電化學(xué)腐蝕，而影響鍋爐的正常運(yùn)行。

1.3 超溫和過熱

鍋爐的各個(gè)受熱位置，其中溫度最高的就是過熱器和再熱器，當(dāng)汽側(cè)的換熱效果無法滿足鍋爐正常運(yùn)行的需求時(shí)，就會(huì)引起溫度的異常升高，而形成超溫和過熱現(xiàn)象，這就會(huì)對(duì)過熱器和再熱器的正常運(yùn)行造成不利影響。

針對(duì)我廠爆管情況進(jìn)行了金相檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)后墻水冷壁左數(shù)第100根、第178根垂直管爆管，向火面組織為相變組織，完全淬火的馬氏體針狀組織。

1.4 制造和安裝質(zhì)量

對(duì)于鍋爐而言，其是由多個(gè)組成部分焊接而成的，這就導(dǎo)致其受熱面位置處的管道上難以避免存在多處焊縫，而對(duì)于鍋爐整體而言，其焊縫多達(dá)幾萬條。在對(duì)焊縫進(jìn)行焊接的過程中，由于焊縫數(shù)量巨大，這就會(huì)大大增加其焊接質(zhì)量的控制難度，導(dǎo)致未焊透、未熔合以及咬邊等各種缺陷的出現(xiàn)，而在高應(yīng)力的連續(xù)作用下，這些缺陷處最終會(huì)發(fā)展成泄漏。因此，需要對(duì)鍋爐的整個(gè)焊接過程進(jìn)行科學(xué)合理的控制，確保其焊接質(zhì)量符合鍋爐正常運(yùn)行的需求，進(jìn)而為鍋爐的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供可靠保障。

據(jù)介紹，改造后燃燒中心上移1.5m，對(duì)于直流鍋爐來說，可能水冷壁管內(nèi)介質(zhì)的干濕分界區(qū)會(huì)有變化，從而有利于異物在垂直管屏彎頭內(nèi)沉積堵塞；對(duì)水冷壁管進(jìn)行檢查，又發(fā)現(xiàn)33根水冷壁顏色異常，后墻水冷壁左聯(lián)箱對(duì)應(yīng)管子22根，后墻水冷壁右聯(lián)箱對(duì)應(yīng)管子11根，基本都集中在后墻水冷壁管，所以后墻水冷壁管介質(zhì)流動(dòng)阻力不同于其它三面墻，也是后墻左右聯(lián)箱對(duì)應(yīng)垂直管屏彎頭內(nèi)沉積堵塞的一個(gè)影響因素。根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果和分析，#2爐后墻水冷壁管爆管原因是由于彎頭內(nèi)異物堵塞，導(dǎo)致后墻水冷壁爆管發(fā)生短時(shí)過熱組織轉(zhuǎn)變，相變溫度超過15CrMoG的Ac3溫度（845℃），發(fā)生短時(shí)過熱爆管。同時(shí)大量管子，由于彎頭內(nèi)異物堵塞，發(fā)生過熱導(dǎo)致水冷壁顏色異常。

2 防止鍋爐高溫受熱面超溫爆管的措施

鍋爐高溫受熱面超溫過熱是我廠長期存在的問題，也是引發(fā)或?qū)е赂邷厥軣崦姹艿闹匾颉Ｒ虼烁淖儾缓侠淼倪\(yùn)行方式，杜絕鍋爐高溫受熱面超溫就必須引起高度重視。

2.1 控制爐膛出口煙溫

在鍋爐的設(shè)計(jì)過程中，爐膛出口的煙氣溫度是一項(xiàng)非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，其對(duì)于鍋爐整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量具有十分重要的影響。當(dāng)鍋爐內(nèi)部的燃燒組織不合理，就會(huì)導(dǎo)致火焰的中心向上移動(dòng)，進(jìn)而造成爐膛出口的煙氣溫度過高，這就會(huì)對(duì)再熱器和過熱器的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的不利影響。

為了能夠?qū)t膛出口煙氣的溫度進(jìn)行有效控制，可以從燃燒器和排煙溫度兩個(gè)方面采取措施，可以采取“燃燒器～爐膛出口煙氣溫度～排煙溫度”三點(diǎn)式的溫度控制方式，這就能夠有效避免過熱器和再熱器出現(xiàn)異常高溫，為鍋爐的安全運(yùn)行建立良好的基礎(chǔ)。

控制爐膛出口煙溫的措施有：

（1）停運(yùn)上層燃燒器或磨煤機(jī)。根據(jù)我廠具體情況，提前預(yù)告負(fù)荷，盡早停運(yùn)上層制粉系統(tǒng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，負(fù)荷500MW，停運(yùn)上層制粉系統(tǒng)后，爐膛出口煙溫降低50℃～80℃

（2）降低一次風(fēng)速。我廠鍋爐降低爐膛出口溫度的措施：

①降低一次風(fēng)速：調(diào)整后將一次風(fēng)風(fēng)速從30m/s降低到25m/s左右。

②優(yōu)化一、二、三次風(fēng)風(fēng)率之間的分配關(guān)系

③提高二次風(fēng)速，調(diào)整其旋流強(qiáng)度，保證高溫回流，增加剛度。

2.2 控制降負(fù)荷速度

因機(jī)組降負(fù)荷速度太快引起的受熱面爆管位置通常不是發(fā)生在不是熱負(fù)荷最高的爐膛中部，而是在高溫受熱面冷段受熱面左前、左后、右前、右后的四個(gè)角上，即受熱面流量分配最小的區(qū)域。隨著主汽流量的減小，流量不均勻程度增大，出口汽溫偏差增大，管內(nèi)汽溫與管壁溫度的差值也增大，特別在極熱態(tài)工況快速降負(fù)荷過程，位于鍋爐高溫過熱器冷段受熱面四個(gè)角上壁溫會(huì)迅速升高，造成短期超溫爆管。防止爆管的措施：

（1）機(jī)組正常停機(jī)盡量采用滑停方式?；＿^程中各級(jí)過熱器和再熱器出口蒸汽溫度處于可控狀態(tài)，控制受熱面溫度變化率在1.2℃ /min～ 1.5℃ /min。

（2）盡可能防止在滿負(fù)荷工況快速降到超低負(fù)荷運(yùn)行。

2.3 流量偏差太大

管內(nèi)蒸汽質(zhì)量流速低，流動(dòng)阻力小，低負(fù)荷時(shí)同屏各管流量分配不均顯著，深度調(diào)峰（36.1%BMCR負(fù)荷）從前往后各管內(nèi)流量分布越來越大，管內(nèi)蒸汽的上行和下行流動(dòng)差異很大；引起過熱器內(nèi)蒸汽流量減少，管內(nèi)流量分配不均劇增。在一定的負(fù)荷下，下行流動(dòng)存在臨界負(fù)荷，即低于臨界負(fù)荷前部受熱面會(huì)發(fā)生因管內(nèi)流量極少而嚴(yán)重超溫爆管。穩(wěn)定范圍。

3 結(jié)語

電廠鍋爐“四管”泄露是一個(gè)永恒的主題，是經(jīng)常性的工作，完全杜絕四管泄露也是很難實(shí)現(xiàn)的，只有對(duì)根本原因進(jìn)行分析和預(yù)控，才能有效的減少泄露。運(yùn)行調(diào)整主要是從防止超溫、防止煙氣流速過大，防止結(jié)焦等手段。工作中只有結(jié)合設(shè)備原理，做好改進(jìn)和防范措施，及時(shí)消除缺陷才能保障安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。

表1 造成鍋爐磨損的原因