锅炉炉膛吹灰器密封盒爆裂的原因分析及措施

贾辉

（中国能源建设集团山西电力建设有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

蒸汽吹灰器是电站锅炉主要吹灰设备，用于清扫炉膛内壁上的积灰，防止结焦，增强受热面的传热效果。吹灰汽源来自屏式过热器出口集箱，经减温减压后（温度350℃，汽压3.5 MPa）进入吹灰器，定时对炉膛内壁及其他受热面吹灰清理[1]。短吹灰器一般通过法兰固定在锅炉水冷壁吹灰孔密封盒上。密封盒采用焊接连接固定在炉膛外壁吹灰孔处，密封盒中部安装1套管，盒内灌以耐火浇注料。

本文从密封盒结构、安装过程并结合当地气候特点详细地分析了其在锅炉运行过程中发生爆裂的原因，并提出针对性措施，对于电力施工企业提高锅炉安装质量、消除隐患及保证运行安全性方面具有参考价值。

1 吹灰器密封盒爆裂的情况

某电厂装机容量为2×135 MW发电机组，配套锅炉为四川华西锅炉有限公司生产的高温、超高压煤粉炉，2台机组于2016年12月投产发电。该锅炉匹配24个炉膛吹灰器（短吹灰器），分布于前、后及两侧墙。吹灰器按2层布置，位置为标高29 m和25 m。在试运行期间，发生了吹灰器密封盒爆裂事故，25 m标高处侧墙2个，前墙1个，29 m标高处侧墙1个。爆裂情况相似：密封盒前钢板密封角焊缝撕裂，钢板卷起，浇注料被吹散。同时，吹灰管道变形，2台吹灰器损坏，保温外护板开裂，周围平台栏杆被撞击变形，造成经济损失25万元。

2 吹灰器密封盒的结构

密封盒布置于水冷壁吹灰孔处，主要用于密封吹灰器与炉膛连接处的密封，防止锅炉在运行中烟气外漏或者空气漏入炉堂内。同时固定吹灰器，对吹灰器起支撑作用。密封盒由钢板、吹灰器套管和浇注料组成。钢板分为顶盖板、底板、侧板和前盖板。侧密封钢板沿管子纵向布置，与水冷壁鳍片密封焊接；顶盖板与底板为梳形钢板，与管子横向布置，与管子、鳍片密封焊接；前盖板与4个侧钢板密封焊接。钢板材质为Q235，厚度8 mm。盖板中间部分设计1个d 135 mm的孔，用于插入d 133 mm×5 mm的套管。套管通过前盖板孔插入密封盒内，与鳍片顶紧，通过筋板与水冷壁鳍片固定，穿墙部位与前盖板密封焊接。由于套管要承载吹灰器，所以需在套管四侧安装筋板，焊接连接套管与前盖板，增强套管刚性。在套管外口安装法兰，通过吹灰器法兰与吹灰器连接。密封盒内灌满耐火浇筑料，有绝热保温作用。密封盒结构如图1所示。

图1 密封盒结构图（mm）

3 吹灰器密封盒爆裂的原因分析

观察密封盒爆裂状况，都是前盖板下部焊缝撕裂，前盖板张开。发生这种现象唯一的解释是密封盒内压力过大。分析造成密封盒压力过大的原因，一是密封盒内水冷壁管子爆管，高压水进入密封盒，导致密封盒承压过高而爆裂，但此次密封盒爆裂显然不是由爆管所致。二是密封盒内积存了大量水分，锅炉运行时，由于密封盒内积水受热膨胀，产生压力且升高，无处释放，导致密封盒爆裂。下面结合当地多雨潮湿的气候，对密封盒施工过程进行回顾，分析密封盒积水及爆裂的原因。

3.1 浇注料施工积存水分

吹灰器密封盒安装完后，顶盖板暂缓安装，进行密封盒耐火料浇注施工，由于当地多雨，空气湿度大（65%），浇注料无法自然干透，且作业时未采取防雨措施，密封盒底部积存了大量水分。作业人员并未认识到该问题的严重性，在浇注料施工完后20 d，就密封焊接了顶盖板，导致密封盒内封存了大量水分，这些水分大多积聚在密封盒下部。

3.2 未按图纸要求进行焊接

根据密封盒结构图，套管端部与水冷壁鳍片并不密封焊接，但在现场操作中，个别焊工对部分密封盒该部位进行了密封焊接，导致锅炉运行时密封盒的水蒸气无扩散通道。

由于以上2种原因，当锅炉开始运行后，炉膛内的高温使积聚在密封盒下部的水分快速受热蒸发，压力迅速增大，而密封盒密封严密，压力无释放通道，造成密封盒爆裂，前盖板下部焊缝撕裂张口。

4 防止吹灰器密封盒爆裂应采取的措施

a）密封盒在安装过程中，应严格按照图纸要求密封焊接，套管与水冷壁鳍片禁止密封焊，鳍片上伸缩缝禁止密封焊接。其目的在于浇注料内的水分受热蒸发后可散发出去，不会在密封盒内形成压力。

b）进行浇注料施工时，施工环境温度应控制在5～35℃，不得在雨中或阳光直射下进行。施工完后，应对浇注料进行烘炉[1]。顶盖板暂缓安装，先依靠自然挥发除去浇注料内水分，然后采取烘炉措施除去浇注料水分，烘炉结束后，再安装顶盖板。同时作为进一步预防措施，烘炉过程中应在密封盒开若干排汽小孔，在锅炉运行过程中，利用高温彻底除去浇注料内水分，保证密封盒在锅炉运行期间不发生爆裂现象。在机组烘炉结束（或吹管完成后）后，再封闭焊接小孔。

5 吹灰器密封盒爆裂修复后的运行效果

在分析密封盒爆裂原因及确定措施后，作业人员开始修复破损的密封盒，清除密封盒周围的保温材料及护板，并拆除吹灰器。割开套管与鳍片的密封焊缝，更换变形的密封盒钢板，修复后，在顶盖板处割开1个8 cm×25 cm的矩形孔，将浇注料灌入密封盒内，暂缓封焊顶盖板。然后安装吹灰器，修复吹灰管道、支吊架、操作平台及保温结构。

锅炉重新点火运行，待浇注料内水分缓慢蒸发2～3 d后，再封焊顶盖板。锅炉运行后，再没发生密封盒爆裂事故。由此可以判断，对密封盒发生爆裂的原因分析和采取的措施是正确的。

6 结束语

吹灰器密封盒发生爆裂现象在北方地区很少发生，并非是施工方采取了针对性措施，主要是由于北方气候干燥，浇注料施工完后，在密封焊接顶盖板前，浇注料已自然干透，密封盒内水分少。再者，从设计方面讲，吹灰器套管与水冷壁鳍片并不密封焊接，为密封盒内水分受热蒸发留有通道，不会在盒内产生压力。因此，在吹灰孔及其他密封盒安装过程中，应保证这些缝隙不焊接。

但是，在一些比较极端的情况下，比如在南方多雨、潮湿地区安装锅炉吹灰孔密封盒，浇注料不能自然干透，且密封盒易积水。因此，施工单位必须采取措施释放密封盒内积水且烘干密封盒内浇注料，否则在锅炉运行时极易发生密封盒爆裂事故。

本文主要分析了密封盒爆裂的物理原因，并没有从作业人员本身去分析。密封盒的安装向来不被重视，在密封盒安装、焊接、浇注料施工过程中，技术人员并未对作业人员进行详细交底，明确作业的重点和危害性，以至于密封盒不应该焊接的部位被密封焊接，密封盒积存了大量水分未采取措施就封焊，给密封盒爆裂留下了隐患。

某电厂事故发生时附近无人，并未造成人员伤亡，但作为技术人员，应当从此次事故中吸取教训：一是技术员应详细对施工人员进行交底，施工应严格按照图纸进行。二是对不承压的密闭容器施工时，应当采取措施防止密闭容器内产生压力。三是浇注料施工完后，应采取措施保证其水分挥发、干透。