超超临界锅炉基建阶段清洁度控制和检查实践

张德华, 史翔辉, 陈学进

(国投宣城发电有限责任公司， 安徽　宣城　242052)



超超临界锅炉基建阶段清洁度控制和检查实践

张德华, 史翔辉, 陈学进

(国投宣城发电有限责任公司， 安徽宣城242052)

摘要：针对某发电公司扩建工程，分析了锅炉基建阶段锅炉集箱、受热面管内异物来源，提出锅炉部件内部清洁度控制措施，实践总结出若干锅炉集箱、受热面异物检查和清理关键点。

关键词：锅炉；清洁度；异物

0前言

新建机组锅炉运行初期，由于异物堵塞造成锅炉超温并发生爆管是影响锅炉安全运行的一个关键问题，为了避免或最大程度降低此类事故发生概率，保证机组长期安全、稳定运行，必须做好新建超(超)临界锅炉内部清洁度控制工作。国家能源局文件(国能安全[2014]161号)和技术标准亦有明确规定：“必须重视试运中酸洗、吹管工艺质量，吹管完成过热器高温受热面联箱和节流孔必须进行内部检查、清理工作，确保联箱及节流圈前清洁无异物”。《DL/T 1161-2012超(超)临界机组金属材料及结构部件检验技术导则》第4.2条规定：“锅炉冲管后及整套启动前应对联箱以及减温器的内套筒衬垫部位进行内窥镜检查，重点检查有无异物堵塞”[1]。

1锅炉内部异物来源

锅炉本体及附属管道中异物可能来源于设备制造、运输、安装、吹管等过程，异物种类包括：

(1)机械加工残留物，主要有制造、安装阶段机加工产生的铁刨花、挂丝、眼镜片、帽圈、草帽边、铁屑等。

(2)火焰切割水压试验临时堵头时产生的残留物。

(3)安装过程中落入管道或集箱内的异物，如角磨头、焊条头、砂轮片破片以及意外原因掉入的其他异物。

(4)吹管残留物：粘附在集箱和管道内壁的铁水飞溅、集箱开孔处未脱落的翻边和挂丝和粘附在受热面管屏内壁的挂丝、扁平铁屑，通球时压扁通过，在酸洗、吹管和试运启停炉的扰动后逐渐剥落；细小铁屑等杂物在经历酸洗和吹管后凝结成渣块[2,3]。

2锅炉内部清洁度控制思路

锅炉内部清洁度控制应贯穿锅炉制造、安装、调试等过程，须建立健全相关管理制度以落实各项技术措施和质量目标，明确各阶段、各级人员的责任。在设备制造、安装阶段实行过程控制，尽可能避免在设备制造、运输、保管、安装过程中掉落异物，对于掉落的异物应做到早发现、早清理。重点落实锅炉洁净化安装，要求施工单位制定有效的管理措施、检查方案，做好检查记录，利用管理、技术措施和经济奖罚手段来提高施工人员的洁净化安装意识和责任心，从而保证锅炉集箱、受热面管及管道内部的清洁度。

3锅炉安装阶段内部清洁度控制方案

(1)锅炉制造阶段控制。原材料加工前，应清除管件内部杂物，如小径管内经常发现钢管厂用于标识材料的塑料标签；集箱筒身钻孔完成后，应采用内倒角磨具对钻孔端内壁进行打磨，以清除钻孔毛刺存留，消灭“眼镜片”、“铁刨花”等异物；集箱组装前须进行异物检查、清理，如集箱水压试验后割除临时堵头产生的异物和焊接过程中产生的焊渣等；安排专人在锅炉制造厂负责设备监造，集箱封堵须经监造代表检查确认无异物后方可进行。

(2)设备出厂前、设备到货后临时存放阶段控制。设备制造完成后应按要求进行防腐保护，所有敞开的管口必须进行有效封堵、密封处理，避免异物掉入、防止储运过程中长期露天放置而导致的内壁锈蚀。

(3)安装阶段控制。锅炉受热面管应按《DL5190.2-2012 电力建设施工技术规范 第2部分：锅炉机组》规定进行通球检查，包括组合焊接管屏的二次通球检查，对于安装有节流孔的管子应采用通钢丝检查和内窥镜辅助检查；所有管道、集箱安装前须清扫，用内窥镜检查确认无异物并用数码相机拍照记录；注意检查接管座的焊缝根部影响蒸汽流通面积的焊瘤。

(4)设备组对焊接过程中控制。对施工人员做好交底工作，提高防异物掉入的意识，禁止将工器具、焊条等杂物放置或遗留在集箱或管道内部。除工作需要，严禁管口敞开；修磨坡口时使用卫生纸封堵管口，焊接前清除堵口的卫生纸及坡口加工过程中产生的异物；对于意外原因造成异物掉入受热面管内部的，应采取必要的措施将异物取出。

(5)锅炉安装阶段所有检查工作由施工单位质检员全程监督检查，安装过程中监理工程师、业主代表巡查监督，所有工序转换和隐蔽工作须由监理工程师、业主代表共同见证并签字确认。

4锅炉启动前锅炉集箱、受热面管内异物检查和清理实践

即使在设备制造、安装过程中实行严格的锅炉内部清洁度控制，但实践表明仍有各类异物掉入锅炉系统内部，主要原因是锅炉系统制造、安装周期长，尤其是锅炉安装工作面多、安装人员防异物的意识不到位、安装时抢工期等因素，现场工作中不能完全杜绝铁屑、焊渣、破碎的电磨头掉入管内，也不可能完全防止其他意外或人为因素。

某发电公司二期工程扩建1台660MW超超临界机组，锅炉型号为HG-2000/26.15-YM3，为哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计、制造的超超临界参数变压运行直流锅炉，采用П型布置、单炉膛、直流浓淡煤粉燃烧器、墙式切圆燃烧方式，炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、带再循环泵的启动系统、一次中间再热。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构。为确保锅炉不发生异物堵塞并造成超温爆管问题，某发电公司在锅炉吹管后、机组整套启动前开展了锅炉内部清洁度专项检查和清理工作。

(1) 确定检查范围及检查方案。

1)对所有进口集箱和高温段出口集箱的检查：切割集箱手孔，采用内窥镜检查。

2)所有安装有节流孔的管子进行射线检查，包括水冷壁下集箱接管节流孔，分隔屏、后屏、末过管屏入口端节流孔，水冷壁、过热器管节流孔，结构形式见图1、图2，水冷壁节流孔最小直径φ11mm、过热器节流孔最小直径φ8.5mm。

图1　水冷壁下部节流孔结构图

图2过热器节流孔结构示意图

根据节流孔结构形式、尺寸，选用不同方法检查。对于水冷壁节流孔采用X射线检查：检查影像清晰度高，同时检查节流孔焊接质量；对于过热器节流孔采用γ射线检查：主要考虑节流孔管壁厚且尺寸变化大，γ射线检测宽容度大，检测有效区域底片影像清晰。

3)水冷壁下部三叉管和水冷壁中部与集箱连接的90°弯头管，管内径小且管子弯曲半径小，吹管时可能被蒸汽带入的异物堵塞，特安排水冷壁下部最小管径的三叉管和安装于炉膛外侧的中部水冷壁90°弯头进行X射线检查。

4)高温受热面管屏弯头检查：对分隔屏、后屏过、末过、后屏再、末再下部弯头进行磁性检测。磁性检测仅能检查管内铁磁性异物，但该方法检测速度快、成本低，对于检测有疑问之处需要采取射线检测方法复核。

(2)检查要求

1)检查工作委托检测经验丰富的专业单位进行，对于各种集箱应考虑到集箱尺寸、手孔位置，选用适宜的内窥镜，避免检查盲区，检查过程和检查结果采用视频和拍照片记录。对于检查发现的异物必须清除干净，确定异物清除后方可进行手孔或炉管恢复焊接工作。

2)受热面管节流装置射线检查时须保证检测编号与节流装置实际位置一致，检测后核对节流装置规格与图纸要求，发现不符的情况和节流短管不同心的现象，要进行更换处理。

3)节流短管前异物射线检查无统一技术标准，依赖于检测人员经验和责任心。本项目中选取后屏节流短管备品，用铁磁性粉末状物体、扁平状铁屑进行模拟检测验证，确定射线检测工艺参数、评定异物标准，对存疑的管子选择性割管验证，确保检测结论准确、可靠、不发生遗漏。

(3)检查发现的问题及处理情况

1)集箱内窥镜检查结果。共计完成49个集箱的检查，发现省煤器入口集箱、水冷壁中间集箱、水冷壁二级混合器、后水吊挂管入口集箱、水平烟道左右侧入口集箱、右包墙下集箱、低再入口集箱等17个集箱内有异物：石头、螺栓、金属块、破碎的电磨头、坡口加工铁屑、焊条头和粉末状物体(铁锈混合物)。针对异物特点、集箱尺寸和结构情况，采取强力磁铁吸附或工业用吸尘器吸附的方式清除集箱内异物。

2)水冷壁节流孔射线检查结果。完成水冷壁节流管射线检查282处，三叉管射线检查432处，水冷壁中部散管90°弯头射线检查864处，发现的问题有：1处三叉管焊缝存在制造缺陷，现场返修处理合格；发现4根水冷壁节流孔有异物像，割管、内窥镜检查未发现异物，经分析可能由于节流孔射线检查时主射线束与节流孔板不平行，形成虚假影像。

3)屏节流孔和过热器节流短管射线检查结果。射线检查分隔屏节流短管544处，1处节流孔前有异物；射线检查后屏节流短管525处，7处节流孔前有异物；射线检查末过节流短管728处，9处节流孔前有异物。

集箱和节流管前发现的典型异物照片和检查影像见表1。

表1　典型异物照片和检查影像

对于节流孔被堵塞的过热器管屏下弯头安排射线检查，发现末过2根管内有较多异物，割管、清理干净；其他弯头内没有或仅有少量异物，不需要处理。经分析过热器管的异物多数是在吹管时被蒸汽带入并被卡在节流孔前。

在过热器节流短管射线检查时发现1根后屏过热器节流短管、5根末级过热器节流短管存在制造缺陷：节流短管内部存在明显台阶(见图3)，不符合技术标准和锅炉厂图纸要求，需要更换处理。

图3　末过22-5节流短管影像(正常)和末过22-6节流短管影像(有台阶，不合格)

4)完成分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器、后屏再热器、末级再热器下部弯头磁性检测共计7242处，发现分隔屏过热器下部弯头共3根管有明显磁信号，射线检测复核有明显磁信号的弯头，未发现异物。

5小结

通过锅炉清洁度过程控制策划，精心有效的管理和实施，某发电公司二期扩建工程中锅炉内部清洁度控制效果良好，锅炉自投产以来未发生异物堵塞造成的超温爆管问题。实践证明在锅炉制造、安装阶段落实锅炉内部清洁度各项管控措施，锅炉启动前做好锅炉受热面管和集箱内异物检查和清理工作，可以有效防止锅炉因异物堵塞而发生超温爆管现象，从而提高机组的安全可靠性，对其他新建电厂锅炉本体安装工作具有一定的指导意义。

参考文献：

[1] DL/T 1161-2012,超(超)临界机组金属材料及结构部件检验技术导则[S].

[2] 韩传高.超(超)临界机组的锅炉内部清洁度控制[C]//超(超)临界锅炉用钢及焊接技术协作网第三次论坛大会论文集,天津:电力行业电力锅炉压力容器安全监督管理委员会，2009:486- 491.

[3] 邵天佑.超超临界锅炉试运期间爆管原因分析及对策[J].华电技术,2008(2):50-53.

[责任编辑：薛宝]

Cleanliness Control and Inspection Practices During Infrastructure Construction of Ultra-Supercritical Boiler

ZHANGDe-hua,SHIXiang-hui,CHENXue-jin

(SDICXuanchengPowerCo.,Ltd.,Xuancheng242052,China)

Abstract:On the expansion project of one power company, the foreign body source of boiler header, heating surface tubes during the infrastructure construction is analyzed, the internal cleanliness control measures for boiler parts is put forward, and some key points of foreign substance checking and cleaning of boiler header and heating surfaces are summarized.

Key words:boiler; cleanliness; foreign body

中图分类号：TK226

文献标识码：B

文章编号：1672-9706(2016)01- 0099- 05

作者简介：张德华(1971-)，男，安徽无为人，副总工程师、高级工程师，从事电力生产及基建技术管理工作。

收稿日期：2015-10-21