超临界大型锅炉的事故及预防

钱永贵

(淮沪煤电有限公司田集发电厂，安徽 淮南 232098)

1 锅炉设备概况

田集发电厂一期工程2台600MW超临界锅炉是上海锅炉厂有限公司制造的超临界参数、变压运行直流锅炉。该锅炉型号为SG1913/25.4-M967，为一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式，平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架、全悬吊结构的Π型燃煤锅炉，于2007年年底实现双投。

炉膛下部水冷壁采用螺旋管圈，通过中间联箱过渡，上部水冷壁采用垂直管圈。从炉膛上部至水平烟道依次布置分隔屏、后屏、末再、末过受热面，尾部烟道布置低再、省煤器受热面。

2 做好预防性检修，强化设备整治质量

超临界锅炉的四管泄漏，是锅炉发生非停的主要因素。田集电厂检修专业与运行专业技术人员一起，认真仔细地分析锅炉运行中出现的锅炉爆管的原因，并采取相应的措施，杜绝或尽量减少类似问题的再次发生。

2.1 制定防止氧化皮脱落爆管的措施

2008年8月，田集电厂1号炉连续发生3次过热器爆管事故，锅炉专业技术人员通过对炉管爆口的检查，割管的金相组织分析，受热面U型弯处的拍片检查以及对锅炉投运以来运行状况的评估后，确认为氧化皮脱落致受热面超温爆管。由于对超临界锅炉高温氧化皮脱落的危害认识不足，该厂专门搜集了相关单位的氧化皮脱落爆管资料，并组织专业人员进行学习，同时，到多个同类型锅炉电厂进行调研，学习氧化皮脱落爆管的防治经验。并结合电厂的实际情况，在厂领导的主持下，制定具体的治理氧化皮的运行与检修措施，取得了较好的效果，大大减少了高温受热面爆管的频次。

2.2 成立防爆防磨小组，责任到人

田集电厂燃用的淮南烟煤灰分较大，入厂煤收到基灰分年平均在35 %左右。由于机组长周期运行以及部分时段的超负荷运行，部分受热面磨损较严重，2010年尾部烟道曾发生3次泄漏。根据部分受热面的磨损情况，锅炉专业技术人员经过认真分析，成立了防爆防磨小组，重点检查尾部烟道飞灰磨损、吹灰器吹蚀磨损、冷灰斗斜面炉渣冲刷磨损、喷燃器出口煤粒磨损、管屏与定位管的机械碰磨5个方面。由于锅炉受热面多，范围大，因此受热面检查是个复杂细致的工作。锅炉停炉之前，该厂确定好重点检查的范围，然后组织3批人员进行检查，分别为防爆防磨外包队伍，主机维护队伍、锅炉专业及点检(包括运行)队伍。3批人员要把每一个点都检查一遍，发现缺陷及时填写整改缺陷单，再由检修队伍进行处理，处理后再由锅炉专业及点检队伍进行验收。经过这3道工序，层层把关，保证每次检修中都将可能引起受热面泄漏的缺陷消灭在事故前。同时，保持锅炉不超负荷运行，以减少尾部受热面的磨损量。

2.3 低温再热器管排连结块设计缺陷处理

为了运输、安装方便，上海锅炉厂在低温再热器管排之间设计了连结块，这样就增加了整个管屏的刚性，使受热面在膨胀时相互约束。同时由于管排存在着振动，使管排连结块焊缝处的应力相应增大，另一方面连结块焊接工艺也存在一定的缺陷，炉管与连结块角焊缝处没有满焊，并且焊缝未能与管子很好地熔合，使角焊缝两端容易产生裂纹。该厂由低温再热器连结块缺陷导致的锅炉泄漏达到6次。锅炉专业技术人员通过认真分析，精心策划、可行性论证后，利用机组检修机会，割除了110排低温再热器的所有连接块，并对已割除的连结块进行打磨，然后着色检查裂纹并进行处理。虽然此项工作量特别大，但在电厂技术人员的精心组织下，得到了很好的完成，基本解决了低温再热器连结块缺陷导致泄漏的问题。

2.4 定期召开四管泄漏会议

田集电厂定期召开四管泄漏会议，主要由生技部、运行部专业技术人员参加。会议的主要内容是统一思想、提高认识，分析每次泄漏的原因以及受热面磨损的原因，并制定相应的对策，布置检修的重点与要点。运行部主要进行优化燃烧调整的汇报，并强化超温考核，尽量减少超温的发生。同时，搜集兄弟单位的四管泄漏信息，为检修、运行人员提供可借鉴的经验。

3 不断进行技改，消除设备缺陷

3.1 改造分离器启动疏水阀，减少锅炉MFT

田集电厂投产初期，锅炉多次因分离器水位高而发生MFT事件。主要原因为，分离器启动疏水阀HWL1A，HWL2A(调阀)由于受汽水两相流的冲击，阀芯组件经常出现卡涩、卡死，调节笼套脱落等现象。

该厂对锅炉启动疏水调节阀的阀芯组件进行更换，采用COPES厂家的改进型产品。该阀体的结构尺寸及执行机构不动，将笼套式阀芯组件改造成迷宫式阀芯组件，改变和平衡了开启瞬间的进出口压差，减少汽水两相流对整个阀芯组件的冲击，同时阀杆与阀芯迷宫套固定方式为整体式，抗冲击强度也得到了加强。另一方面对启动疏水阀HWL1A，HWL2A的控制方式也进行了修改：原调阀HWL1A，HWL2A在机组正常运行中投手动，其前隔离门HWL1，HWL2依靠手动开启。现机组正常运行中将调阀HWL1A，HWL2A投自动，其前电动隔离门HWL1，HWL2根据分离器水位联锁打开(分离器水位大于4 m)。改造及控制方式改变后，无论是机组启、停还是机组事故状态下的分离器水位控制，都未再发生MFT。

3.2 改造等离子电源，停止燃油泵运行

在基建之初，为了节约投资，田集电厂2台锅炉只设置1套等离子电源，系2台锅炉共用，可以在2台锅炉之间手动进行相互切换，但因切换时间较长，无及时性，给事故情况下的锅炉安全运行带来了不可控性。该厂锅炉运行专业与热控专业人员一起进行详细的可行性论证，精心攻关，终于从逻辑控制上实现了等离子电源在2台锅炉之间的无扰切换，保证了锅炉等离子稳燃的可靠性。

3.3 改造空预器连轴器，避免单风烟系统运行

田集电厂2台锅炉空预器液偶结合面在迎峰度夏期间都会出现不同程度地渗油、甩油现象。每年都需要停止空预器运行2次左右，进行液偶补油工作。这项工作一般要停一侧风烟系统运行，既影响机组的发电量，同时也对机组的安全运行带来一定的威胁。2011年小修中，对4台空预器液偶联轴器进行了永磁改造，效果良好，到目前为止，未发生空预器异常事件，减少了机组单风烟系统运行的安全风险，也减少了无谓的电量损失。

4 完善热工逻辑保护，提高辅机运行的可靠性

4.1 减少6kV辅机误动跳闸，完善RB动作过程中的汽温控制

2010-07-13，2号炉A一次风机出口挡板开信号消失，同时发出关信号，造成一次风机 A跳闸，RB触发。2010-07-13，2号炉B送风机电机轴承温度2接线松动，接线并没有完全断开，处于虚接阶段，电机轴承温度8 s间内由正常值73 ℃迅速上升至跳闸值95 ℃，造成B送风机跳闸，RB触发。

(1) 现场存在的单一进(出)口挡板风机与水泵，其关闭信号单一。为杜绝该种执行器关闭信号的误发，结合现场阀门(挡板)开关行程时间，由逻辑判断开信号消失10s内收到关到位信号，即判断为误发，发出报警信号，不连跳辅机，由运行人员联系热控确认处理复位。

此外，A/B送风机跳闸逻辑中出口挡板关闭信号均取自2块挡板中的一块；A/B引风机跳闸逻辑中的进口或出口挡板关闭信号也均取自2块挡板中的一块。事实上，2块挡板关闭任意一块对送、引风机安全运行的影响都是有限的，但却增加了风机跳闸的可能性。现将逻辑判断中进口或出口挡板关闭信号修改为，2块挡板关闭信号同时满足后触发跳闸指令。

(2) 为提高辅机单一温度保护的正确性，将温度测量值在逻辑中加入速率判断，即超过2 ℃/s则判断为测量信号故障，只发报警信号不跳闸。

4.2 修改空预器跳闸联锁保护逻辑，提高一次风机运行可靠性。

2010-01-08，2号炉B空预器扇形板下行控制接触器粘死，造成空预器跳闸，RB动作。空预器扇形板故障处理正常后，一次风机倒转，无法正常启动。

现将空预器跳闸联锁保护修改以下2点。

(1) 空预器跳闸联锁同侧引送风机跳闸，同侧一次风机不连跳，动叶强关至10 %，空预器一次风进出口挡板关闭，一次风机风量至冷风母管。降低了一次风机倒转对一次风压的影响，加快了系统的快速恢复。

(2) 改造空预器扇形板控制箱，将原单控制接触器改为双上双下接触器，减少因单一接触器异常引发的故障。

4.3 改造火检冷却风机保护，减少锅炉MFT误动的可能性

2011年曾发生锅炉火检风机保护误动致MFT事件。以前火检风机失去保护为2台火检风机全停或火检风机母管压力低Ⅰ、低Ⅱ、低Ⅲ“三取三”同时动作。现将2台火检风机全停逻辑去掉，并增加2块低Ⅲ开关，采取“三取二”判断，触发MFT。保护改造后，误动的动作率将会大大降低。

5 结束语

田集电厂经过这几年对锅炉设备的大力整治，提前布控，及时发现机组缺陷、精准分析原因，并采取强有力的措施，大大提升了电厂锅炉安全运营管理水平，使电厂的非停机率大大降低，取得了明显的经济效益。

1 姚文达.锅炉燃烧设备[M].北京：中国电力出版社，2000.

2 朱全利.锅炉设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2011.