張炳鋅 王迎夏

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;鍋爐高溫過熱器管;泄漏原因分析;防治

引言

集箱作為熱發(fā)電機(jī)組的主要設(shè)備之一，加熱面階連接節(jié)點(diǎn)的頭。主要在系統(tǒng)中起著采集、攪拌、再分配工作醫(yī)療（消除或減少熱偏差）的作用，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行具有重要意義。當(dāng)磁頭中有大異物時(shí)，必然會(huì)影響加熱區(qū)內(nèi)介質(zhì)的順利流動(dòng)，局部加熱區(qū)過熱，最終爆炸泄漏，影響裝置的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)過熱時(shí)，應(yīng)及時(shí)組織分析，重點(diǎn)從溫度測(cè)量點(diǎn)損傷、積累率、磁頭異物堵塞、爐氣泄漏等方面進(jìn)行調(diào)查分析。直到找出問題的原因并消除了缺陷。

1火力發(fā)電廠鍋爐高溫過熱器管泄漏原因分析

1）從爆炸內(nèi)壁和外壁的宏觀形態(tài)分析中可以看出，管道內(nèi)壁和外壁上都有黑色鱗片，表明管道在使用過程中過熱，爆炸規(guī)模不大，典型的“魚嘴”形狀，爆炸部位粗糙，內(nèi)壁沒有明顯的腐蝕現(xiàn)象。這些是長期過熱引起的管道爆炸泄漏的典型特征。此外，管道爆炸的形成從外部面開始，管道在施加的內(nèi)部壓力下延伸到內(nèi)壁，當(dāng)內(nèi)部壓力超過材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，膨脹開始發(fā)生。2）硬度試驗(yàn)結(jié)果表明，危險(xiǎn)防火材料性能下降較嚴(yán)重，符合力學(xué)性能試驗(yàn)和金屬形貌分析的結(jié)果。由于面向火災(zāi)的表面長期直接暴露于熱輻射之下，使用溫度高于面向火災(zāi)的表面，因此面向火災(zāi)的表面的蠕變極限和耐久性較低。力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表明，火災(zāi)側(cè)表面抗拉強(qiáng)度已不能滿足應(yīng)用要求。在這種情況下，如果存在表面缺陷，很可能是裂紋起始的來源。3）從成礦分析結(jié)果可以看出，火面內(nèi)外墻和火面內(nèi)墻的成礦結(jié)構(gòu)為鐵素體+水泥，貝氏體結(jié)構(gòu)完全消失，球化程度為5級(jí)。金屬界面上有局部腐蝕坑和晶間微裂紋。這些微裂紋是高溫蠕變環(huán)境造成的，裂紋沿晶界擴(kuò)散。由于裂紋啟動(dòng)前12Cr1MoVG的高溫性能良好，材料沿晶界4）符合用戶指定的操作條件，由于鍋爐長期處于過載操作條件，因此爐內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，高溫過熱器管經(jīng)常處于過熱狀態(tài)，完全符合爐管試驗(yàn)結(jié)果。5）從管道爆炸部位的角度來看，爆炸發(fā)生在從向外彎曲到燃燒表面的過渡區(qū)，到變形最大、形成管道時(shí)應(yīng)力相對(duì)集中的直管，屬于蠕變損傷的弱部分;此外，當(dāng)管道成形時(shí)，外部彎曲處的壁厚通過材料變形減小，外部彎曲的內(nèi)壁容易被管道內(nèi)過熱蒸汽介質(zhì)的流動(dòng)侵蝕，因此該區(qū)域本身也是管道結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)。概括地說，爆炸發(fā)生在波形曲線之外。

2火力發(fā)電廠鍋爐高溫過熱器管泄漏防治措施

2.1溫度控制

由于過熱器的高溫，過熱器的腐蝕失效更加嚴(yán)重。必須嚴(yán)格控制四層過熱器的出口溫度，并按照規(guī)范參數(shù)的下限工作，以避免過熱。加強(qiáng)燃燒調(diào)節(jié)，合理調(diào)整主要空氣與次要空氣的比例，尤其是在燃燒小粒徑燃料（如鋸末和稻殼）時(shí)，增加次要空氣體積，避免主要燃燒區(qū)向上移動(dòng)，防止高溫過熱器加熱面的二次燃燒。通過調(diào)節(jié)溫度可以降低4通的腐蝕速率。對(duì)每一次爐內(nèi)停機(jī)時(shí)的四通道管厚度進(jìn)行測(cè)量比較，將四通道管的通過率從0.5mm/a降至0.2mm/a，效果明顯。

2.2制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)檢修計(jì)劃

設(shè)計(jì)檢修是使所有工作順利完成得到保證的重要一環(huán)，只有對(duì)檢修過程提高重視程度，才可以將安全隱患有效降低。比如，某廠購買一臺(tái)600MW機(jī)組超臨界直流鍋爐，在使用時(shí)，三級(jí)過熱器出口處的高溫段管因?yàn)榕蛎洠粩嘧兇?，最后?dǎo)致爆管、泄露事故發(fā)生。通過檢查發(fā)現(xiàn)，此鋼加三級(jí)過熱器出口處的高溫段管彎頭側(cè)變粗了很多，壁厚也變薄了不少。通過了解，此鍋爐的三級(jí)過熱器出口側(cè)最小彎曲半徑為29毫米，同時(shí)金超超負(fù)荷工作，導(dǎo)致管內(nèi)氣流流程變長，增大了阻力，最終造成管泄露。通過改造，設(shè)計(jì)人員將彎曲半徑加大到75毫米，如此便將異物堵塞的情況顯著減少，同時(shí)在運(yùn)行一段時(shí)間后，再進(jìn)行檢驗(yàn)，并未發(fā)現(xiàn)管子有膨脹變粗的情況。因此，只有對(duì)合理的設(shè)計(jì)檢修計(jì)劃進(jìn)行制定，把所有可能存在的安全隱患消除，才可以將風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生率顯著降低。

2.3增加防護(hù)瓦

通過觀察和厚度測(cè)量發(fā)現(xiàn)，四路腐蝕的薄化位置基本上位于luvs側(cè)，主要是因?yàn)閘uvs側(cè)煙氣溫度較高，煙氣中輸送的燃料和粉煤灰顆粒也使四路管道失效磨損。因此，在第4個(gè)十字路口的擺線側(cè)增加了防磨瓦。防磨瓦的橫截面為半圓（180），由06Cr25Ni20材料制成，內(nèi)徑33.7mm，厚度3.5mm，長度1500 mm。上、中、下部分固定在輪胎上的4號(hào)十字路口，起到了防腐耐磨的保護(hù)作用。

2.4更換管道

就損壞的管排，更換受損管座，將損壞的高再入口管座全部換掉，對(duì)上述小口徑焊口展開熱處理，全部更換的管座均根據(jù)東方鍋爐廠出具的熱處理工藝和焊接工藝展開熱處理、焊接。運(yùn)用最先進(jìn)的材質(zhì)，防止因?yàn)槭軣岵痪l(fā)生氧化皮脫落，對(duì)管道造成阻塞引發(fā)超溫爆管。以此，從管材上入手，避免發(fā)生爆管泄露問題。

2.5過熱器爆管問題應(yīng)對(duì)策略

過熱器的管道爆炸主要是由于焦化和灰漿沉積造成的。目前采取的措施包括爐溫調(diào)節(jié)、燃燒裝置熱負(fù)荷和蒸發(fā)量控制、空氣體積和溫度控制、灰分去除控制、進(jìn)入爐內(nèi)廢物加熱值穩(wěn)定性控制、爐出口負(fù)壓控制、減少煙氣輸送粉煤灰的措施、焦炭去除措施優(yōu)化、灰分去除和脫碳手段的使用等。本文主要討論垃圾焚燒裝置過熱器的改造策略，以下主要研究設(shè)備改造和灰分去除及脫碳手段。

2.5.1一次風(fēng)溫調(diào)整

提高一次空氣溫度可以有效地加強(qiáng)干燥效果，避免空氣溫度隨渦輪負(fù)荷而發(fā)生劇烈變化的情況。這可以通過在第一泵和第二泵出口前將單獨(dú)的蒸汽輸送到空氣預(yù)熱器的母管門來實(shí)現(xiàn)，以便僅作為空氣預(yù)熱器的初級(jí)空氣流動(dòng)。提高一次空氣溫度可以有效減少爐內(nèi)原風(fēng)量的使用和粉煤灰的產(chǎn)生，從而間接減少過熱器上粉煤灰的積累。

2.5.2吹灰器的選擇

過熱器炭黑氣泡有多種方式，如蒸汽炭黑氣泡、沖擊波炭黑氣泡、聲波炭黑清洗、機(jī)械振動(dòng)炭黑清洗等。不同灰化方法的結(jié)合可以有效地去除安裝在加熱器管壁上的粉煤灰，降低粉煤灰聚集的可能性，防止煙氣走廊堵塞。同時(shí)，在相應(yīng)的炭黑吹掃效果下，可以降低炭黑風(fēng)機(jī)管路的維護(hù)量，實(shí)現(xiàn)更好的設(shè)備效率。

2.5.3清灰除焦劑

本文主要圍繞堿金屬去除劑進(jìn)行炭黑清洗脫碳劑的討論。國內(nèi)外有許多關(guān)于堿金屬距離的研究。例如，1988年，一些科學(xué)家通過添加一些試劑來研究澳大利亞的劣質(zhì)煤，以減少灰渣沉積。當(dāng)時(shí)的研究表明高嶺土、白云石、粗砂、精細(xì)氧化鋁等添加劑能有效降低燒結(jié)強(qiáng)度。但在中國，通過研究高溫?zé)煔饽M實(shí)驗(yàn)，可以得出如下結(jié)論：高溫下活化鋁土礦、二氧化硅、硅化物、煤灰等具有一定的堿金屬去除效果，在隨后的實(shí)驗(yàn)中，得出高嶺土的堿金屬容量較好。當(dāng)前，表面堿金屬去除效果的許多研究與吸附劑的化學(xué)成分和孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。目前，一些國內(nèi)企業(yè)使用除塵裝置清洗爐和過熱器的焦炭。

結(jié)束語

立足于電廠鍋爐的角度而言，高溫過熱器是一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)，所以要完全避免高溫過熱器管泄露的可能性機(jī)會(huì)為零，我們只要從泄露原因?yàn)榍腥朦c(diǎn)，將防治和預(yù)防工作以及運(yùn)行調(diào)整切實(shí)做好就能很好規(guī)避此類故障。對(duì)此，我們應(yīng)從避免溫度太高、合理控制煙氣流速等方面入手，借助防磨等手段將磨損程度減輕。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇永祿.關(guān)于火力發(fā)電廠鍋爐低氮改造后高溫過熱器泄漏事故的分析[J].特種設(shè)備安全技術(shù)，2021（04）：1-2.

[2]趙平.超臨界循環(huán)流化床鍋爐高溫過熱器管開裂原因分析[J].金屬熱處理，2021，46（06）：225-230.

[3]張鴻武，楊東旭，岳增武，邵明星.某電廠鍋爐高溫過熱器管泄漏原因[J].理化檢驗(yàn)（物理分冊(cè)），2020，56（12）：67-70.

[4]劉遠(yuǎn).高溫過熱器管超溫原因分析及處理措施[J].科技風(fēng)，2019（34）：149.

[5]陳勛，周麗琴.高溫過熱器泄漏原因分析[J].發(fā)電設(shè)備，2015，29（04）：288-290.