高振世++雷欣涛
【摘 要】锅炉水冷壁是锅炉的主要蒸发设备,实际生产中由于高温腐蚀、燃烧煤种、应力拉裂、运行环境等多种因素的影响,水冷壁易出现爆管泄漏现象而且随着机组服役时间的增加,这类事故还有逐年上升的趋向,成为影响电厂稳定运行中较为突出的主要因素,严重影响了电厂的安全运行生产,从而导致单元机组的非计划停运,造成了极大的经济损失。本文主要通过一起锅炉水冷壁爆管实例,通过对该水冷壁爆管事件的原因解析,给出了解决措施,为以后同类电厂对预防水冷壁泄漏问题上具有较实际的借鉴意义。
【关键词】超超临界 锅炉水冷壁爆管 超温过热 燃烧调整 原因分析 预防对策
1 设备概况
平顶山鲁阳电厂#1机组于2010年11月23日投产,到2014年2月开始第一次A级检修,后于2014年 4月重新投入运行,采用是由东方锅炉(集团)股份有限公司生产的、型式为超超临界参数、变压直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天岛式布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、对冲燃烧方式、Π型锅炉,锅炉型号为DG3000/26.15-Ⅱ1。制粉系统为ZGM133N型中速磨煤机冷一次风正压直吹式制粉系统,每台炉配6台磨煤机,BMCR工况下5台运行,一台备用,锅炉燃烧方式为前后墙外浓内淡型低 NOx 旋流煤粉燃烧器,每台锅炉配6层燃烧器,前后墙各3层,每层各8只,共48只燃烧器。
2 水冷壁泄漏经过及分析
(1)2015年08月12日12:00 #1机组负荷1010MW,主汽压力25.5MPa,A/B/C/D/E/F磨运行,总煤量480t/h,12:10 #1机组就地巡检发现46米层高度,螺旋水冷壁出口至中间混合联箱西南角处有较大异音,上部保温层有少量蒸汽冒出,下部保温有滴水现象,立即汇报,减负荷至600MW,主汽压力降低至17.5MPa,并向网调汇报申请#1机组停机处理,并于当晚 #1机组安排滑停。停机后检查发现泄漏位置位于前墙和右墙交界过渡段螺旋水冷壁弯弧处,泄漏点在鳍片与管子焊接处,喷口偏向炉内侧,标高50米左右,该处管子规格为Φ38.1×7.5,材质为SA-213T2。
(2)本次泄漏水冷壁事件分析:①原始泄漏点区域存在一条贯穿式裂纹(裂纹在鳍片与管子焊接处),该裂纹应该是东方锅炉厂在弯制过程中所形成,该裂纹在机组投运初期并未贯穿,该区域鳍片在机组投运初期也并未被拉裂,未影响到机组前期的安全运行,随着运行周期的加长,锅炉受热面经常在膨胀收缩中进行交替,无形中也加深了该裂纹的深度;②该泄漏点区域前墙和右侧墙水冷壁局部超温,前墙和右侧墙产生的局部过热,使该区域管子膨胀加剧,拉裂鳍片、并使原先存在裂纹的管子被拉穿,是产生泄漏另一因素。③在等级检修过程中,该区域外部受热面未有效进行金属监督检查,存在一定管理失职;④在历次防磨防爆检查过程中,锅炉专业及检修公司防磨防爆检查组未及时发现该裂纹,存在检查不细致、不到位的问题。
3 水冷壁超温过热的原因及预防措施
(1)锅炉受热面过热分短时过热和持久过热两种现象。
内部工质短时间内换热状态严重恶化时,壁温急剧上升,使钢材强度年夜幅度下降,会在短时间内造成金属过热引发爆管。致使短时间过热的缘由有:管内汽水流量严重分配不均;炉内局部热负荷太高;管子内部严重结垢;异物严重梗塞管子;错用钢材等。持久过热指锅炉受热面管子由于热误差、水动力误差或积垢、梗塞、错用钢材等状态下,管内工质换热较差,金属持久处于幅度不高的超温状态下运行,管子金属在应力作用下 发生蠕变(管子胀粗),直到破裂。
(2)水冷壁爆管主要有以下原因造成:①管子局部被杂物梗塞,致使水循环不良,引发管壁过热发生鼓包或裂纹。这类爆管属于短时间过热爆管。②水质不及格,致使管内结垢。③炉在燃烧升压进程中操作不妥。④汽锅严重缺水时,突然年夜量进水发生庞大应力使管子损坏。⑤管子材质不及格或焊接质量较差。
(3)避免水冷壁爆管的措施:①对受热面进行蠕胀、变形和 磨损等情况的定期检查;②对持久存在过热问题的受热面,加装热工温度测点进行监视控制;③定期进行割管检查,水冷壁管子做金相检验,对炉膛热负荷最高区域水冷壁管内壁结垢、侵蚀情况进行检查。④保证给水和炉水的品质及格,削减水冷壁管内结垢和侵蚀;⑤调整好燃烧,使火焰平均不偏斜,避免水冷壁管受热不均,水循环被破坏;⑥避免水冷壁管外部磨损;⑦升温升压时严酷按规程进行,控制好升压速度。
4 结语
结合平顶山鲁阳电厂生产实际:在开机过程中,屏过热器、水冷壁后墙、水冷壁垂直管容易出现超温;正常运行过程中或事故情况下,末级过、再热器、水冷壁后墙、水冷壁垂直管及水冷壁螺旋管也容易出現超温的情况。特别制定启机及正常运行过程中防止受热面超温预控措施:
(1)锅炉启动过程中严格按启动曲线进行升温、升压。
(2)锅炉水压试验或化学清洗后,启动初期受热面管内形成水塞,阻碍了蒸汽畅流,在积水蒸干以前应严格控制锅炉燃烧率及炉膛出口烟温。
(3)锅炉点火前,按要求进行凝结水、给水及锅炉冷态循环清洗。
(4)开机过程中,严格按旁路曲线控制高、低压旁路的开度;当前屏过热器及再热器壁温偏高时,应适当开大高、低压旁路的开度,降低主汽压力,同时适当降低给水流量、通过临机加热提高给水温度,增加锅炉产汽量,稳定汽水循环从而对受热面进行冷却。
(5)为防止启动过程中各管壁之间流量不均引起水冷壁超温,锅炉点火前必须满足锅炉最小启动流量30%BMCR要求。
(6)锅炉干、湿态转换应平稳进行,垂直管和后墙悬吊管可能产生两相流,引起水力不均性而造成管壁超温,此时应防止煤量或给水大幅度波动,适当增加过量空气系数以改善管壁温度,尽量减少锅炉在干、湿态转换过程中停留时间。