王天倫

（哈爾濱電氣國際工程有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150028）

在科技水平不斷發(fā)展的當今社會，電力的發(fā)展與人們的日常生活息息相關，為工作和生活提供很大的便捷。以燃煤為主要能源的火力發(fā)電站和以燃燒天然氣為主要能源的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站是世界主要的火力發(fā)電站，為世界提供大部分的電力。在未來新建發(fā)電項目中，聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電的模式將會占比越來越大，聯(lián)合循環(huán)電站機組的可利用率和全年運行時間等經(jīng)濟指標也將會越來越重要。

我國目前多數(shù)的聯(lián)合循環(huán)電廠的工作負荷不斷加大，導致了在聯(lián)合循環(huán)電廠發(fā)電過程中的工作負荷逐漸改為中間負荷甚至尖峰運行，而這就會造成余熱鍋爐在調(diào)峰運行后發(fā)生故障的概率大大增加。因此，要積極探索在聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電過程中余熱鍋爐發(fā)生故障的原因，并尋求相關的解決辦法。只有這樣，才能保證聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電的效率，提高聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電工程的工程水平；把控聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電中的每一個施工環(huán)節(jié)，促進聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電工程的發(fā)展完善，為我國的國民生活和國家發(fā)展提供穩(wěn)定充足的電力資源。

針對這一情況，文章將對目前聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐會產(chǎn)生的故障以及解決余熱鍋爐故障的具體策略進行詳細闡述。希望能對聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐日常維護以及故障修復起到一定參考作用。所以，文章提出了余熱鍋爐調(diào)峰運行時出現(xiàn)的典型事故及對策，加強了日常維護當中的一些具體措施。

1 聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐典型故障以及對應現(xiàn)象

1.1 過熱系統(tǒng)管道和再熱系統(tǒng)管道的爆管

首先，當聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐在調(diào)峰運行的時候，由于溫度不斷升高時常會發(fā)生過熱系統(tǒng)管道爆管以及省煤器管損壞的問題。

而當余熱鍋爐過熱系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)及省煤器管道損壞的時候，就會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：第一，在余熱鍋爐的模塊受熱面附近會出現(xiàn)雜音；第二，各系統(tǒng)的蒸汽壓力出現(xiàn)明顯的下降；第三，余熱鍋爐的各系統(tǒng)的蒸汽流量出現(xiàn)不正常的小于給水流量的現(xiàn)象；第四，余熱鍋爐底部、人孔門等位置會出現(xiàn)漏水的情況。

過熱系統(tǒng)管道爆管誘發(fā)原因主要有兩個。管道在長期過熱狀態(tài)下運行導致的爆管：過熱系統(tǒng)管道在超溫幅度不太大的情況下，由于長期處于超溫運行，使得金屬材料的機械強度下降，蠕變速度加快，管子發(fā)生脹粗直至破裂。短期過熱爆管：由于異物堵塞管道，或管內(nèi)嚴重結垢，鍋爐燃燒不穩(wěn)等原因，導致管道傳熱惡化，局部溫度急劇上升，超溫幅度較大并且超過金屬材料的極限允許溫度，而引起管道超溫爆裂。

當余熱鍋爐的省煤器附近發(fā)生異常的響聲，或者鍋爐的給水流量不正常的大于相應負荷的情況是，省煤器管道損壞的問題就會出現(xiàn)。如果天然氣燃料中含硫成分較高，如果不能很好地控制排煙溫度，溫度低于酸露點時，就會導致硫的氧化物在余熱鍋爐尾部受熱面（即低壓省煤器或凝結水加熱器）析出，附著在受熱面鰭片管上。長時間在這種工況下運行，就會在余熱鍋爐尾部受熱面形成低溫腐蝕，從而導致省煤器管道管壁變薄，強度變?nèi)酰罱K導致爆管。

1.2 汽包滿水

余熱鍋爐在調(diào)峰運行的時候還容易出現(xiàn)汽包滿水的故障情況。而余熱鍋爐出現(xiàn)汽包滿水的故障的時候時常會出現(xiàn)一下的現(xiàn)象：第一，余熱鍋爐的各水位計指示會明顯增高，而且時常會達到報警值，會發(fā)生水位高報警的現(xiàn)象，這也是最直觀能發(fā)現(xiàn)問題的現(xiàn)象。第二，余熱鍋爐汽包滿水故障時，還會發(fā)生過熱蒸汽溫度下降的現(xiàn)象。

如果余熱鍋爐汽包發(fā)生嚴重滿水的情況，就會出現(xiàn)氣溫直線下降，蒸汽管內(nèi)發(fā)生水擊的嚴重后果。不僅如此，汽包滿水還有可能造成蒸汽品質(zhì)惡化，過熱系統(tǒng)內(nèi)部管道結垢。輕則影響過熱蒸汽溫度，重則將使過熱系統(tǒng)管道爆裂。當進入汽輪機通流部分的水量較大時，水分子極大的動量會直接打擊到高速旋轉(zhuǎn)的葉片上面，會使汽輪機葉片損傷和斷裂。

1.3 汽包缺水

余熱鍋爐在調(diào)峰運行的時候不但容易出現(xiàn)汽包滿水的故障情況，還有可能發(fā)生汽包缺水的問題。而余熱鍋爐在發(fā)生汽包缺水的問題的時候會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：第一，鍋爐內(nèi)各水位計的指示會出現(xiàn)降低的現(xiàn)象。相對應的，這時候就會出現(xiàn)水位低的報警。第二，如果鍋爐內(nèi)嚴重缺水時，就會出現(xiàn)氣溫上升，過熱蒸汽流量急劇下降的現(xiàn)象。

汽包液位過低，過熱系統(tǒng)蒸發(fā)量不足，會導致對煙氣的吸熱量降低，過熱蒸汽溫度和過熱蒸汽管道溫度急劇上升，溫度甚至可以超過過熱系統(tǒng)管道金屬承受的最高溫度，造成干燒的現(xiàn)象。長期的干燒，會使得金屬強度降低，導致管道的耐壓能力減弱，最終降低余熱鍋爐的使用壽命。

1.4 余熱鍋爐本體局部超溫

余熱鍋爐在運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)鍋爐本體局部溫度超標的問題。溫度超標的主要現(xiàn)象是：第一，局部側(cè)墻或底部護板油漆被烤焦甚至脫落；第二，部分區(qū)域發(fā)生有肉眼可見的煙氣泄露的情況；第三，連接管道和爐墻的穿墻波紋管破損，有少量煙氣外泄的情況。

如果發(fā)現(xiàn)鍋爐本體局部溫度超標的問題不及時處理，就會導致超溫區(qū)域的面積越來越大，護板油漆脫落的情況越來越嚴重，鍋爐外觀受到影響。余熱鍋爐外護板或者穿墻波紋管破損處泄露的煙氣量會越來越大，導致鍋爐區(qū)域溫度升高，影響正常運行維護。情況進一步惡化，泄露的煙氣可能損毀臨近的電氣儀控電纜等設備，甚至釀成火災。

2 聯(lián)合循環(huán)電站余熱鍋爐典型故障原因以及解決策略

2.1 過熱系統(tǒng)和再熱系統(tǒng)管道和受熱面的爆管的原因及解決策略

余熱鍋爐出現(xiàn)過熱器系統(tǒng)和再熱系統(tǒng)管道和受熱面的損壞，原因可能有以下幾種：第一，鍋爐蒸汽品質(zhì)不合格，管內(nèi)結垢情況嚴重；或者是鍋爐給水品質(zhì)不合格，管內(nèi)結垢或腐蝕就會造成余熱鍋爐出現(xiàn)省煤器受熱面損壞的現(xiàn)象。第二，余熱鍋爐汽水分離效果差或汽包水位高使蒸汽品質(zhì)惡化。第三，鍋爐內(nèi)給水溫度變化頻繁或太大，引起金屬疲勞而爆管。第四，余熱鍋爐設計施工過程中，焊口設計較集中，產(chǎn)生的應力較大，導致在運行過程中，管道被拉斷。

余熱鍋爐出現(xiàn)過熱系統(tǒng)和再熱系統(tǒng)管道的損壞解決方法是：立即停機停爐，以免破口處大量蒸汽噴出損壞相鄰管束，擴大事故。如泄漏不嚴重，允許短時間運行，應提出申請停機檢修。然后，判斷受熱面管束或管道的損壞程度。如果只是輕微泄漏時應加強給水，維持汽包水位并申請停機。但是如果損壞嚴重無法維持水位時，應立即停機以免造成嚴重后果。停機后可繼續(xù)給水以維持水位，如受熱面管束或管道損壞不嚴重并能維持汽包水位的前提之下，可減負荷短時間運行并申請停機。但是如果受熱面管束或管道損壞嚴重，無法維持水位時應立即停機并盡可能維持水位。

停機后，當爐膛溫度冷卻下來后，需要進爐膛檢查管道破損位置。如果是集箱連接管道爆管，參照巴基斯坦必凱1 180 MW聯(lián)合循環(huán)電站項目經(jīng)驗，制定專項修復方案。將破損地方切割下來，替換上新的管道，并完成焊接工作。如果是合金管道，制定專項修復方案，還要有針對性的熱處理方案。在修補破損的時候，焊接之前要對焊口進行預熱，焊接后要對焊口進行熱處理，以達到消除應力的目的。避免此處替換管道的焊口應力過于集中，在以后的運行過程中，再次發(fā)生爆管的危害。

如果是受熱面模塊管束發(fā)生爆管或泄露，參照巴基斯坦百路凱1 223 MW聯(lián)合循環(huán)電站項目經(jīng)驗，制定專項修復方案。由于發(fā)生破損的管道可能出現(xiàn)在模塊受熱面內(nèi)部，作業(yè)空間有限，無法直接切割和焊接作業(yè)。需要將最外側(cè)的管道切下來，直至切到破損管道。將破損管道修補完成后，再將之前切割下來的管道依次恢復。依次恢復前，需要對內(nèi)側(cè)管道焊口進行無損探傷，以保證焊接質(zhì)量。

2.2 汽包滿水原因及解決策略

余熱鍋爐出現(xiàn)汽包滿水的原因可能有以下幾種：第一，集控室汽包水位數(shù)值顯示不正確，使運行人員錯誤操作。第二，鍋爐給水調(diào)節(jié)裝置失靈，調(diào)閥卡在最大位置。第三，汽機突升負荷，鍋爐氣壓突降，水位上升也有可能導致余熱鍋爐出現(xiàn)汽包滿水的現(xiàn)象。

余熱鍋爐出現(xiàn)汽包滿水的故障時解決的方法是：首先要去檢查水位計的正確性，進行上、下水位對照。并將就地水位計上的讀數(shù)與集控室顯示屏上的水位計讀數(shù)進行校準對比。然后再確定水位計正確可靠時，減少給水量。如水位繼續(xù)升高，應開啟定期排污閥門或緊急放水閥門放水。

要注意，如水位超過水位計的上部可見水位時，應緊急停爐報告值長，做好相應處理。全關余熱鍋爐入口三通擋板，并停止鍋爐上水，開啟主汽管道的疏水。水位降至正常后，方可進行鍋爐重新啟動及恢復工作。

2.3 汽包缺水原因及解決策略

余熱鍋爐出現(xiàn)汽包缺水的原因可能有以下幾種：第一，集控室汽包水位數(shù)值顯示不正確，或就地液位計讀數(shù)有誤，使運行人員錯誤操作；第二，鍋爐的給水調(diào)節(jié)裝置失靈或者是給水管路、給水泵發(fā)生故障，以致給水壓力過低都有可能造成余熱鍋爐出現(xiàn)汽包缺水的故障發(fā)生。

余熱鍋爐出現(xiàn)汽包缺水的解決方法：首先要去檢查水位計的正確性，進行上、下水位對照。并將就地水位計上的讀數(shù)與集控室顯示屏上的水位計讀數(shù)進行校準對比。確定水位計正確可靠時，檢查給水調(diào)節(jié)裝置是否失靈，應手動開大給水系統(tǒng)旁路門增加給水水量。如這時候給水泵故障影響水壓時，應立即起備用給水泵維持水壓。最后如果水位繼續(xù)下降至低值時，必須馬上緊急停爐，若水位低至不見時，嚴禁進水，直至鍋爐冷卻完畢。

2.4 余熱鍋爐本體局部超溫原因及解決策略

余熱鍋爐出現(xiàn)本體局部超溫的原因可能有以下幾種：第一，余熱鍋爐在現(xiàn)場安裝階段，保溫棉施工質(zhì)量不合格，局部區(qū)域保溫厚度不夠，或未填充滿。保溫棉分層施工時，未按施工方案進行分層搭接，導致煙氣可以直接接觸到鍋爐本體的外護板。第二，余熱鍋爐在現(xiàn)場安裝階段，鍋爐內(nèi)保溫的內(nèi)襯板施工質(zhì)量不滿足要求，內(nèi)襯板搭接有間隙。機組運行之后，煙氣能夠沿著間隙進入保溫內(nèi)部，將部分保溫棉吹走，導致局部區(qū)域保溫厚度不足，此處就會超溫。第三，金屬波紋管膨脹節(jié)在余熱鍋爐多次啟機、停機后，疲勞破損形成孔洞。因為爐膛內(nèi)是正壓，煙氣便會從破損處外泄，導致此區(qū)域超溫。

余熱鍋爐出現(xiàn)局部超溫的問題處理，可以在不影響機組正常運行的情況下，先對超溫區(qū)域進行標記隔離，進入日常巡檢行列，并對超溫區(qū)域內(nèi)的動力和控制電纜進行防護，以免被煙氣熏烤影響機組正常運行。機組停機檢修時，應及時對超溫區(qū)域進行處置。

如果是鍋爐本體外護板局部超溫，當滿足在爐膛內(nèi)部拆除內(nèi)襯板重新鋪設保溫的條件，那么恢復內(nèi)襯板時，要注意將內(nèi)襯板按照煙氣流動的方向進行搭接。若不能在爐膛內(nèi)部拆除內(nèi)襯板重新鋪設保溫，那么需要在外部將鍋爐外護板超溫區(qū)域割開，將缺少保溫恢復后，再將割下來的外護板重新密封焊接上。如果是金屬波紋管膨脹節(jié)破損引起的超溫，需要對膨脹節(jié)進行修復，并在膨脹節(jié)內(nèi)部塞滿保溫，以保證不會煙氣外漏。或者使用非金屬膨脹節(jié)代替金屬波紋管膨脹節(jié)。

聯(lián)合循環(huán)電站在發(fā)電過程中，余熱鍋爐時常會出現(xiàn)一系列故障，而造成發(fā)電效率受損或者更嚴中的安全事故。所以，文章針對聯(lián)合循環(huán)電站在發(fā)電過程中余熱鍋爐發(fā)生過熱系統(tǒng)和再熱系統(tǒng)管道和受熱面的爆管、汽包滿水、汽包缺水、余熱鍋爐本體局部超溫等常見故障，進行原因分析，并對解決方法進行了詳細地闡述，期望能對余熱鍋爐的故障防護以及事故處理對策起到一定積極作用。