超超临界直流锅炉

引言

电厂锅炉的"四管"(水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管)爆漏问题,一直是影响火力发电厂安全运营及经济效益的关键因素。近几年来,随着我国发电技术的超前发展,超超临界机组也在各大电厂相继投运,这也对火力发电厂的运行安全提出了更高的要求。大机组非计划停运使电网所面临的压力越来越大,由此可见,热电厂应加大对超超临界机组锅炉"四管"安全检查的力度,对其重点监督,最大限度避免"四管"爆漏而造成的机组停机事件的发生,将"四管"爆漏概率降至最低,从而在根本上保证火力发电厂大型机组的安全平稳运营,确保电网的正常运行。可以说,保证"四管"的安全也就意味着发电厂内部发电机组能够达到安全运行的水平,这是保障电厂乃至电网整体安全运行的一种有效措施。

1电厂锅炉受热面"四管"爆漏原因剖析

1.1水冷壁爆漏原因剖析

水冷壁作为电厂锅炉的主要受热部件,极易导致电站锅炉因水冷壁爆管而停运的现象发生。水冷壁爆漏现象的常见原因有:水冷壁构件的自身焊缝焊接质量问题、吹灰器影响及管内壁腐蚀结垢、磨损、炉膛热强度偏高等。而水冷壁构件的自身焊缝焊接质量及吹灰器问题是致使电站锅炉因水冷壁爆管停运的最常见因素。

1.1.1水冷壁构件的自身焊缝焊接质量问题

安装、检修焊接质量问题会造成焊接部位产生应力集中和接头机械性能下降等问题,如焊口的不规则咬合、过满、焊瘤、焊缝塌腰、未熔合、夹渣、气孔、焊缝裂纹等都会导致焊口处变得异常脆弱,最终引发爆管问题的发生。不同材质的异种钢之间的焊接部位也是容易造成爆管的重点部位,其在焊接接头处会因热胀差而发生环向的破裂。

另外,焊接的工艺和方法也在一定程度上影响着焊口的焊接质量,在焊接过程中会在金属的焊缝周围形成一定的热影响区,焊接参数及焊接方法不当会导致在热影响区范围内形成焊缝的未焊透和未熔合。而对于水冷壁管来说,钢制焊接口处最易产生爆漏,此处焊道的未焊透和未熔合也是造成爆漏的重要原因。

对于焊道的未焊透,出现这一问题的主要原因在于:焊接参数选择不当,焊条夹持角度不对、电弧偏吹、坡口角度没有达到相应标准,之间的间隙太大或太小,或者进行双面焊接时中心对偏。

造成焊接未熔合的原因不仅在于焊接参数方面,例如焊接工艺参数选择不正确、设备使用不当或者电弧偏吹等,还有操作失误方面的原因,例如电弧过远、运条不当或因焊接位置有遮挡、操作空间狭小而看不到焊口的全部等:其他原因如天气环境的影响,经验不足,工作人员素质较低,工作环境的限制等,均可能造成水冷壁构件的自身焊缝焊接质量问题,从而导致水冷壁爆管。

1.1.2吹灰器的影响

吹灰器投运时,不仅容易发生机械故障,还经常会出现热工与电气信号故障、吹灰蒸汽带水等问题。一旦发生上述故障,运行中的吹灰器枪杆将不能及时自动从炉膛受热面中退出,此时必须采取手动操作的方式使其退出。如不能及时手动退出,吹灰器枪杆将长时间处于高温状态下工作,不仅会导致其弯曲变形,更为严重的是会导致吹扫半径发生变化,此种情况必须果断关闭吹灰器进汽阀。若不能立即关闭吹灰器进汽阀,将会导致吹灰阀门泄漏,蒸汽将长时间直接吹扫附近受热面,造成受热面减薄损伤爆漏。另外,受热面发生变形,变形的受热面进入吹灰器吹扫半径,蒸汽带水或吹灰器安装结构尺寸的变化,均可能造成直接吹伤受热面的事故发生。

1.2过热器爆漏原因剖析

引起电厂锅炉过热器爆漏的常见原因有:选材安全性不足、炉膛结构偏低、蒸汽的流通速度偏低、烟气冲刷磨损、炉膛结构布置不合理、焊接质量问题及工况交变运行等。而烟气冲刷磨损是最为常见的导致过热器爆漏的重要因素。

1.2.1局部位置的防磨盖板脱落而导致管排的过度磨损

通常情况下,由于直接受到烟气灰粒的冲刷而导致尾部受热器的前几排管子的磨损要比后面管排严重得多。另外,局部位置的防磨盖板在施工过程中受到施工人员的习惯及责任心的影响多被直接点焊于管子上,由于防磨盖板与管子具有不同的膨胀量系数,因而导致在运行中常出现变形、脱落的现象。如果不能及时得到处理和恢复,将导致受热面管子出现飞灰磨损,从而使管壁减薄,导致爆管现象的发生。

1.2.2局部烟速过高而导致管排的过度磨损

工程实践中,在进行受热面管排安装和检修时,经常会出现施工人员未按设计要求设置受热面管子的节距以及受热面管排与炉墙之间距离的情况,导致在管排与管排之间或管排与炉墙之间形成局部的烟气通道,或局部管子出列造成受热面管子积灰搭桥,引起局部烟速过高而导致部分管排过度磨损。

1.3再热器爆漏原因剖析

引起再热器爆漏的原因也有多种,但其中最为常见的为:灰粒磨损、汽温偏差和热偏差。

1.3.1灰粒磨损

电厂锅炉运行过程中,其内部燃料燃烧会产生大量灰粒状烟气,受热面管排受到灰粒状烟气的冲刷时,因为其中灰粒的冲击和切削作用,受热面管子不断被磨损。受热面管子磨损程度在同一烟道截面和同一管子圆周都是不同的,再热器系统出现磨损的常常是布置于尾部竖井的低温受热面。

1.3.2汽温偏差和热偏差

所谓"热偏差系数"是指受热面管材中某一根管子的恰增与该组管道平均受热之间的比率。在同一片管屏中所做的热功当量偏差称为"同屏热偏差"。热偏差的成因有很多,冷水管吸热程度不均、各管道蒸汽流量的波动等都会形成热偏差。导致管道在吸热方面出现差异的原因主要是管道的受热长度和单位长度所受压力不同。热偏差具体还可划分为热负荷偏差、结构偏差和流量偏差等。

1.4省煤器爆漏原因剖析

省煤器超温爆管的原因非常复杂,主要由磨损、腐蚀等引起。以下主要就这两方面探讨省煤器超温爆管的原因。

1.4.1磨损

由磨损导致的爆管中,落入灰尘造成的磨损是主要原因,影响因素包括飞灰浓度、流速、飞灰的磨损性能等;另外,省煤器内部的结构也会影响磨损的程度。

1.4.2腐蚀

在给水流经省煤器管内时,由于温度较高,极易发生省煤管内氧腐蚀,在管内壁上形成溃疡状腐蚀坑陷,危及省煤器的安全使用。省煤器的管内氧腐蚀通常是高温段轻于低温段,这是给水中的氧被逐步消耗的结果。管外腐蚀属于硫酸腐蚀,也叫低温腐蚀,是指锅炉烟气在通过省煤器段时,由于省煤器管壁温度较低,烟气中的硫酸蒸汽便凝结成酸液附着在省煤器外管壁上,从而对省煤器造成酸腐蚀。省煤器的管外腐蚀通常只发生在低温段。

2电厂锅炉受热面"四管"爆漏的预防措施

2.1加强检修管理,提高质量意识

设备检修是一个全局性的工作,因此要建立一套完整而科学的质量保证体系,不断提高管理人员及相关施工操作人员的质量意识,从管理人员、施工人员、监理人员多层面、多方位地进行全面的质量管控,各级工作人员都应落实好相应的监督管理职能,促进质保体系的进一步完善,使每年的检修工作都能有序进行。

2.2按照有关标准,严格执行标准化管理

锅炉在进行维修时,厂内质量监督管理人员一定要落实监督职能,按照有关标准,严格执行标准化管理,紧抓改造、检修、调试、验收四个方面的工作,做到旁站监督,使检修施工人员严格遵守和执行电厂的检规和设计施工规范,坚决杜绝施工中的敷衍了事,要以认真的态度和敬业的精神面对电厂的检修工作。

2.3强化原材料、承压部件及焊材的入厂质量检验

做好电厂锅炉受热面"四管"爆漏的预防工作必须从源头入手,强化原材料尤其是锅炉换热管材、承压部件及焊材的入厂质量检验工作,对于没有材质证明书的主材及焊材不可放行使用。入厂的主材及焊材应逐批复检,对于锅炉换热管排管束更要在使用前逐根进行外观检验,对于尺寸偏差超出标准允许范围或表面有腐蚀、凹坑等影响设备寿命的管材一律禁止投入使用。另外,有条件的单位可对锅炉用换热管束进行一定比例的超声或射线探伤复检,防止不合格的管材和焊料流入现场,为检修后的锅炉运行安全埋下隐患。同时,在电厂锅炉每年的大小检修中,要确保检修管排管束焊口的探伤合格率达到100%,做好管束焊接操作的施焊记录,做好电厂锅炉设备全寿命周期内的质量跟踪。

2.4加强锅炉受热面"四管"重点部位的周期性检修

要将引发锅炉"四管"爆漏的水冷壁、过热器、省煤器、吹灰器中管子的吹损情况列为电厂锅炉每次大小检修的重点部位,着重对重点关键焊缝,如水冷壁疏型板焊缝的现有质量进行外观及内在质量检测,逐一排查焊缝咬边、未熔合、未焊透等焊接缺陷,在检修过程中,做到不遗漏重点项目,兼顾其他项目。同时做好检修跟踪记录,以图表和备忘录的形式做好技术档案的存档工作,为下次检修做好技术准备,确保每一次检修后都能使设备焕然如初,维持其安全稳定的运行状态。另外,在平时的电厂锅炉运维过程中,要详尽地统计锅炉运行过程中出现"四管"爆漏的数次、周期及现象,并做好相关总结工作,通过实践的运维观察摸清本单位内各锅炉"四管"的运行规律和构造特点,通过有计划、有序列的锅炉检修维护方案达到超前监督和预防锅炉"四管"爆漏的目的。

3结语

超超临界直流锅炉"四管"爆漏的预防是一项综合性工作,其不仅需要上下全员的重视和监管,相关部门还要制定周密详尽的设备运维计划,使设备始终处于有序而健康的运行状态。