某300MW机组锅炉水冷壁爆管的诊断分析研究

党龙+瞿丽莉+赵广勋

摘 要：某电厂水冷壁管道发生爆管事件，采用宏观检验、通球检查，金相分析及历史检修情况检查对比等方式进行分析研究。结果表明，短时过热是水冷壁管泄漏的直接原因，泄漏水冷壁管内存在氧化铁异物堵塞，造成管内介质流量不足，导致锅炉高温区的管段壁温超限而出现涨粗、鼓包，当管壁厚度不能承受工作压力时发生泄漏，针对原因给出了整改建议。

关键词：300MW机组；水冷壁；爆管；诊断分析；建议

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.166

0 前言

四管泄漏事故是影响火电机组安全经济可靠运行重要原因，国内近20年4万次锅炉炉管破坏事故中，造成电厂事故停机的有80%，这其中光水冷壁管事故就占了40%。水冷壁管道泄漏原因很多[1]，有内外温差大造成的热应力断裂泄漏[2]，有管内异物堵塞长期或短期过热爆管泄漏[3]，有外力导致水冷壁损伤形成的泄漏[4]，也有水冷壁管内垢下腐蚀和管外高温腐蚀造成管道减薄引起的泄漏[5]。对泄漏原因的分析诊断，并根据诊断结果采取有效整改措施，对于火电机组锅炉的可靠性运行有重要意义。对于四管泄漏案例的介绍，可以让同行业借鉴，指导事故分析和生产运行。文章以某电厂水冷壁泄漏为例，介绍了此类事件分析的思路，以期为同类型机组提供借鉴。

1 系统及事件简介

某电厂机组容量为300MW，锅炉为亚临界中间一次再热控制循环汽包锅炉，采用单炉膛、平衡通风、固态排渣、四角切圆燃烧方式，设计燃煤为高挥发分烟煤。配置有三台双进双出钢球磨煤机直吹式系统，制粉系统为正压一次风直吹式制粉系统，燃烧系统配有切向燃烧的摆动式煤粉燃烧器。

事件发生前，机组负荷290MW，给水流量、主蒸汽流量、炉膛负压和主汽压等参数均正常，运行人員巡检发现锅炉34.5米层#3角区域有异音，经检查确认水冷壁泄漏，机组被迫停机。

2 宏观分析

检查泄漏位置在炉内标高约34.5m的#2角燃烧器燃尽风下部，炉外侧由后向前数第8根水冷壁管子上有三处裂纹状泄漏点，该部位水冷壁管规格为Φ45×5.4mm内螺纹管，材质为20g。

检查泄漏点的三处裂纹形貌相同，裂纹间距离约120mm均布，裂纹沿管子纵向发展，张口宽约1mm、长度约11mm，裂纹处管子明显有鼓包（见图1），清理裂纹上、下部管壁，发现有较多纵向氧化皮开裂裂纹。将#3角炉后向炉前数第7、8、9、10根水冷壁管段割下，割管长度0.9m，并将泄漏处管段沿鳍片方向剖开，发现泄漏部位内螺纹管的内螺纹线清晰、无明显的腐蚀现象（见图2），初步排除了氢腐蚀造成的泄漏。

3 通球检查

解体下水包节流孔板，节流孔板安装及内径（11.8mm）符合要求，没有发现异物；随即使用压缩空气吹扫泄漏管子与相邻管子对比，发现泄漏管子气流相对较小，判断内部存在异物堵塞；对泄漏的管子分别从上下部吹扫，吹出许多氧化铁，相邻管吹扫未发现氧化铁等异物；对泄漏管进行通球（管子内径为37.6mm），球未通过，初步判断堵塞部位在主燃烧器区上部弯管部位。

经反复通球和压缩空气吹扫，泄漏管子通球畅通，对吹扫的氧化铁收集，总质量约130g，最大异物尺寸24mm×28mm。

4 其他检查与分析

经对检修情况了解，检修时对该区域的18根管子进行更换，所有管道均采用机械切割，泄漏水冷壁管是新更换管子焊口下部的旧管，该管鳍片进行了切割与重新焊接。检修后启机到出现泄漏间隔一周时间，时间较短。

第7根管子金相组织正常、第8根管子靠近喷燃器上部部位金相组织正常，第8根管子爆口部位金相组织已经发生变化，符合短时高温过热特征。

5 原因分析

机组检修后运行时间较短就发生水冷壁泄漏，漏点形态判断分析是由于短时高温过热造成，经排查泄漏水冷壁管内存在氧化铁异物堵塞，造成管内介质流量不足，导致锅炉高温区的管段壁温超限而出现涨粗、鼓包，当管壁厚度不能承受工作压力时发生泄漏。因泄漏口是裂纹状，管子内压力仍能保持较高水平，从而造成其它鼓包处泄漏，最终形成三个裂纹状泄漏口。

经询问、调查、分析判断管内异物应是在水冷壁施工过程进入管子内部的。

6 建议

（1）查找和取出泄漏管内部异物，确认所有受损水冷管，更换泄漏水冷壁管段，严格焊接工艺，加强现场质量检验监督。

（2）全面排查水冷壁类似部位及其他受热面。对检修施工范围内的其它受热面管全部进行宏观检查，发现异常的管段（氧化皮开裂、颜色异常、吹损减薄等），进行处理。

（3）加强检修工程管理工作，特别对现场监护工作、风险分析及防范措施、质量监督验收等工作高度重视。

参考文献：

[1]田学军.锅炉水冷壁爆管事故的分析[J].锅炉技术，2015，46（02）：44-46.

[2]张志超.600MW超临界锅炉螺旋管水冷壁爆管原因分析[J].东北电力技术，2010（02）：44-45，48.

[3]殷尊.超超临界1000MW机组锅炉水冷壁爆管原因分析[J].热力发电，2013，42（07）：92-96.

[4]翁金钰.600MW超临界机组水冷壁爆管原因分析及预防[J].华电技术，2012，34（02）：13-15，21.

[5]彭国达.锅炉水冷壁爆管分析[J].理化分析-物理分册，2003，39（11）：584-586，589.

作者简介：党龙（1966-），男，陕西蒲城人，工学学士，高级工程师，主要研究方向：大型火电机组热工控制系统及生产管理。endprint