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“四管”泄漏原因浅析及防治
更新时间:2014-07-08 发布:www.1024sj.com

作者:袁 刚 

摘要:火力发电厂中,汽锅"四管"的平安稳定运行,直接与发机电组的平安稳定经济运行联系在一起。火机电组一旦发生"四管"泄漏就只有接纳强制停炉,进行抢修,严重影响火力发电厂的正常生产,造成庞大的经济损失。本文简要分析了汽锅"四管"泄漏的缘由,连系宜宾发电总厂近年来的成功经验提出了避免汽锅"四管"泄漏的综合技术措施。
要害词:"四管"泄漏缘由防治
1 前言
四川宜宾发电总厂总装机容量700MW,其中:豆坝电厂装机4台,容量300MW(2×50MW、2×100MW);黄桷庄电厂装机2台,容量200MW(2×200MW)。
豆坝电厂装有4台哈尔滨汽锅厂设计制造的高温高压液态排渣炉。#1、#2炉为HG-230/100-3型;#3、#4炉为HG-410/100-2型。黄桷庄电厂装有2台东方汽锅厂设计制造的超高压中心再热、自然轮回液态排渣炉,型号为DG670-540/13.7-Ⅱ型。
汽锅本体范围内的主要承压管件省煤器管、水冷壁管、过热器管、再热器管(以下简称"四管")是火力发电厂汽锅的重要装备之一,划分承当着加热给水、蒸发给水、加热蒸汽、加热作功蒸汽的重要使命。在正常运行中,假设汽锅"四管"发生泄漏,就只有接纳强制停运而进行抢修。其泄漏严重影响了火力发电厂的正常生产,对发电厂和电网风险极年夜,直接的经济损失为几十万及至上百万元。因跳闸进而停电造成用户的直接和间接损失就更年夜。"四管"泄漏严重威胁着火力发电厂机组的平安满发,"四管"隐患是火力发电厂机组的重年夜隐患。
随着四川及至西部水电网的不竭扩大,年夜、中型水电站的不竭建立,火电厂的糊口生涯不竭遭到冲击。今天,随着中国的进世,竞争日益剧烈,垄断行业的打破、电力行业的重组,给火电厂的平安运行提出了更高的要求。宜宾发电总厂1996年共发生"四管"泄漏16次,1998年发生2次,1999年发生1次,2000年发生2次。但在2002年12月至2003年11月这一年间,宜宾发电总厂共有22次分歧缘由的爆管事故。可见,避免汽锅"四管"泄漏,对于提高企业的经济效益、树立企业的形象、增年夜企业的竞争力,具有十分重年夜的意义。
2 缘由浅析
"四管"泄漏是指汽锅热交换受热面中的水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管四种受热面管由于过热、侵蚀、磨损等各类缘由发生破裂的泄漏,致使炉管失效,引发汽锅事故停机。
造成汽锅"四管"泄漏、爆管的缘由主要有以下几方面:
①持久运行中振动与磨损,主要是飞灰磨损,其次是机械磨损
②制造、安装与焊接的影响
③超温运行
④运行情况影响
⑤工钱身分的影响
2.1 磨损是汽锅"四管"泄漏的主要缘由之一
磨损泄漏爆管主要发生在省煤器、低温过热器、低温再热器等烟温较低的尾部受热器上及喷燃器火嘴四周的水冷壁弯管。省煤器是很密集的管排,烟气在其中有较高的流速。假设炉烟中含有较多的灰粒,或在启动汽锅的进程中由于燃烧不完全而使年夜量煤粉随炉烟跑向尾部,城市加重对省煤器的磨损速度。低温过热器、低温再热器的磨损一般发生在局部位置,对Π型安插的汽锅来说,靠炉坡墙的管子、管子的穿墙部位、管子弯头、管子与梳形卡的接触部位等处都可能存在磨损现象。
引发磨损的缘由有:
2.1.1 防磨盖板脱落
尾部受热器的前几排管子直接地遭到烟气灰粒的冲洗,是以前几排管子的磨损较后面管排严重;局部位置的防磨盖板因固定方式不准确(直接点焊于管子上),防磨盖板与管子的膨胀量纷歧致,在运行中易发生变形、脱落,未获得实时的恢复完善,受热面管子受烟气的直接冲洗磨损(称飞灰磨损)而减薄管壁,及至发生爆管。
2.1.2 局部烟速太高
在安装和检修受热面管排时,受热面管子的节距和受热面管排与炉墙之间距离不合适设计要求,在管排与管排之间或管排与炉墙之间形成局部"烟气走廊",或局部管子出列造成受热面管子积灰搭桥,引发局部烟速太高,从而加年夜该部位管子的磨损。
2.1.3 炉墙密封不严
炉墙密封不严而漏风,非凡是穿墙管在穿墙处密封不严,漏风形成涡流,这样会也造成管子的局部磨损。而漏风也会使后面的烟气流速增加,从而加年夜后面管排的磨损。
2.1.4 现实燃用煤质的变化
为下降发电成本和充实哄骗能源,煤粉炉普遍燃用劣质无烟煤。现实燃用煤种因多种缘由与设计煤种不完全一致,偏离设计煤种,发烧量低、灰分增加、挥发分下降,造成烟气中的飞灰浓度增加,一样也会加重受热面管排的磨损。
2.1.5 汽锅炉型的影响
我厂汽锅均采用Π型安插。这类型号的汽锅烟气在进进尾部烟道时要转弯,造成烟气气流分层,灰粒离析,从而加年夜了后墙处的磨损。
2.1.6 吹灰磨损的影响
吹灰器的投进,会造成吹灰器区域的管壁磨损。我厂曾因吹灰器运行中机械卡涩,致使吹灰器汽源只往一处吹刷,使管子磨损爆破的事故。是以对吹灰器的正常维护检修尤其重要。
2.1.7 机械磨损
管排固定装配的松动、脱落也会造成"四管"泄漏。如固定受热面管子的拉钩、管卡、管夹管松动脱落,使管子与管子之间、管子与管夹管之间相互碰撞、磨擦而磨损。当管壁减薄到一定水平时,在内压的作用下,管子发生爆破。1998年,黄桷庄电厂一起前年夜屏管夹管爆管事故。在检查时发现前年夜屏所有管夹管及与之接触的前年夜屏管都存在磨损。分析为管子与管夹管之间相互碰撞、磨擦而磨损。后将管夹管改道,至今前年夜屏管和管夹管都无磨损。
2.2 管子制造、安装、检修焊缝的质量是汽锅"四管"爆漏的第二年夜缘由
安装、检修焊接质量问题造成焊接部位发生应力集中和接头机械性能下降等,如焊口的咬边、满溢、焊瘤、内凹(塌腰)、未焊透、夹渣、气孔、裂缝(包括热裂缝、冷裂缝和再热裂纹等),致使焊口处成为亏弱部位而造成爆管。异种钢焊接部位也是易造成爆管的部位,会在焊接接头处因热胀差发生环向的破裂。水冷壁管的泄漏部位主要就发生在焊口位置。
2.3 管子的超温运行也是汽锅"四管"泄漏的重要缘由
过热超温爆管是由于管子在超温的情况下力学性能下降。管子在压力的作用下发生塑性变形(粗年夜的蠕变裂纹),以致爆破。我厂黄桷庄电厂#21、#22炉是东方汽锅厂生产的DG670-540/13.7-11型液态排渣炉,存在左右烟温误差年夜和烟气流量误差年夜的问题,炉膛出口左右烟气温度误差最高达80~100℃。烟气温度高和流量年夜的一侧管子轻易超温过热,管子因热应力的增年夜而缩短使用寿命或直接发生损坏。我厂豆坝电厂#3、#4炉屏式过热器就因过热超温泛起了"球化"现象,这都造成汽锅"四管"泄漏的隐患。
豆坝电厂#2炉在1999年的年夜修中,发现炉膛上方及屏过间的顶棚管在吊点间的管段下沉严重。在屏式过热器间搭架检查,发现甲往乙数第6屏过热器的甲侧第一根顶棚管向火面有一裂纹,裂纹四周有许多纵向皱裂,且管子胀粗严重;而且此管屏乙侧第一根顶棚管也有较着胀粗,概况有皱裂现象,侧得此管外径为42.3mm(此处管材为20Gφ38×4)。管子具有粗拙裂纹物征,减薄不多呈钝边,外壁有较多的受烟气侵蚀的短而粗的丝状应力侵蚀。金相分析讲明:管子严重过热球化(向火面完全球化,背火面球化达6级),机械性能下降超标(抗拉强度实测为313.6MPa,尺度为441MPa)。
顶棚管过热器年夜面积超温过热胀粗,分析缘由以下:热态启动并汽是造成顶棚超温的主要身分。豆坝电厂前几年为顺应调峰运行,常对#1炉、#2炉采用夜间停炉不停机的运行方式(大都停#2炉。据统计,2#炉在1997年年夜修后采用倒热管并汽启动共有44次),而白天启动并汽均采用在汽锅焚烧的同时倒热管(即用运行中的1#炉蒸汽逆向流动热管),年夜量逆流蒸汽使#2炉集汽联箱压力迅速升高,从而压挤#2炉自身发生蒸汽的排放,使过热器中蒸汽流速减慢,下降了热交换效果,造成过热器冷却效果变差,最终使顶棚管超温。#2炉启动早期由于疏水排放效果欠安,在管中形成水塞,也是缘由之一。#2炉停后开疏水时间短也是造成顶棚管超温的可能身分。
2.4 运行情况的影响也促使汽锅"四管"易泄漏
①机组的频仍启停、负荷率低,造成机组炉管和焊口金属疲钝,增加汽锅的爆漏几率。
②火焰中心调整不恰当。1、三次风冲洗水冷壁管炉墙,管子减薄而发生爆管泄漏;火焰中心偏低,造成炉底温度高,一方面轻易过热,另外一方面也易发生炉底漏渣,从炉内漏出的高温炉渣包覆在底部水冷壁管与定排管上,使水冷壁炉底管、定排管形成短时间超温过热,从而引发水冷壁炉底管和定排管的爆管泄漏。
③停炉后快速冷却的影响。因今朝电力形势的严重,汽锅发生"四管"泄漏后均要求进行抢修,有时为了抢检修时间,不能不在停炉落后行快速冷却,造成对汽锅炉管的材质性能下降,有些虽然现在还没有显出来,但也给汽锅"四管"留下了隐患。
2.5 检修工艺的影响
停炉检修中更换水冷壁管,一般对管子的焊口比力重视。但对鳍片管的焊接质量轻易轻忽,认为鳍片单面焊接就能够。更换水冷壁管后,对鳍片仅进行单面焊接,在汽锅运行后,由于水冷壁管与鳍片的膨胀系数纷歧样,轻易造成水冷壁拉裂。
2.6 其它缘由
2.6.1 侵蚀爆管
由于燃用煤种含硫量高、炉内燃烧工况差,燃烧区域内水冷壁管贴壁处煤粉缺氧,燃烧发生的还原性气体与受热面管子发生化学作用或电化学作用,造成管子减薄非凡是焊口处凹陷(称高温侵蚀)而引发爆管泄漏;由于蒸汽含有杂质与受热面管子发生电化学作用,在管子内壁形成凹坑(称内侵蚀),该点管壁减薄,当不能承受蒸汽压力时就发生爆管。
2.6.2 装备老化
我厂豆坝电厂#1~#4炉均已投运达30年及以上,受热面管子受延续应力和热变应力的作用,管子已达使用寿命。过热器管插座、包墙管插座等处屡次发生泄漏。
2.6.3 汽锅发生爆管后,有时因种种缘由未能实时停炉,泄漏出来的高速介质冲洗临近的管子而引发损坏,更进一步扩年夜了"四管"泄漏的范围。
典型的例子是豆坝电厂#3炉侧包墙管爆管引发的低温过热器弯头年夜面积爆管的事故。2003年3月18日上午九时许,豆坝电厂汽锅运行值班人员发现#3炉甲侧包墙管联箱处有水汽冒出,就通知检修人员前来检查。检修人员检查后肯定#3炉甲侧包墙管已爆管,遂要求运行值班人员马上停运#3炉以便消缺。豆坝电厂运行值班人员立即向调剂中心提出申请要求停运豆坝电厂#3炉。由于四川全省电力负荷严重,调剂中心分歧意停炉,要求豆坝电厂#3炉监视运行。十一时左右,豆坝电厂汽锅运行值班人员发现不能维持#3炉正常水位,被迫停炉。3月20日检修人员进进炉内检查发现:由于确认侧包墙管爆管后,没有实时停炉,从侧包墙管爆管处喷出的高速蒸汽冲洗了靠近侧包墙管的第一至第十二屏低温过热器管,并造成十五个低温过热器弯头受冲洗而爆管。
2.6.4 管子自己存在的缺陷引发汽锅"四管"的爆管泄漏
2.6.5 汽锅给水中含有杂质使受热面结垢引发爆管泄漏
由于水中含有能结垢的物资-钙、镁盐类。发生了一系列的物理、化学变化。某些钙、镁盐类受热生成难溶的沉淀物;水温升高后,某些具有负消融度的盐消融度下降到达一定水平-过饱和状态后能从水中直接析出;水不竭蒸发、浓缩,含盐浓度增年夜,跨越饱和浓度后,也将沉淀析出。所析出的沉淀物可能有两种形式:一种是巩固地粘结在受热面内壁上,形成质地密实的沉积物-水垢;一种是悬浮在水中的松散沉淀物-水渣。某些水渣极轻易粘附在水流缓慢或障碍的管子内壁上,经高温烘焙后,常转酿成水垢。由于水垢的导热系数比钢材小几十到几百倍。所以管壁结垢会严重地阻碍传热。使受热面金属壁温升高而过热,以致烧坏爆管。
2.6.6 其它附属泛起故障引发受热面爆管泄漏
1992年7月,豆坝电厂#3炉接连发生两起高温过热器热段管子爆管的事故。在检查中发现高温过热器管排排列正常,过热器管子没有冲洗磨损的现象,但有部门过热器管子有过热现象。分析多是#3炉二级喷水减温器泛起了故障,使过热器发生爆管。同年9月,在#3炉年夜修中。抽出了#3炉二级喷水减温器的筒芯,发现减温器的筒芯断成了三节。事故缘由大白了:由于减温器的筒芯断成了三节,用于冷却过热器的减温水在过热器的冷段就漏了,过热器热段管子得不到冷却,使过热器热段管子超温过热;减温器的筒芯失落在减温器的联箱内,使过热器热段管子内过热蒸汽流动阻力加年夜,带走热量减小,也是过热器热段管子超温过热的缘由之一。
2.6.7 不明缘由
2002年11月黄桷庄电厂#22炉年夜修中更换了#22炉前墙、后墙及炉底水冷壁管。但该炉在2003年2月4日、3月18日、4月21日、5月2日、5月10日接连发生五次炉底水冷壁管爆管事故。检查发现炉底水冷壁管不明缘由减薄,管子无过热、侵蚀、胀粗、冲洗磨损等现象。检查喷燃器切圆、倾角正常,做空气动力场实验及格,将管材送往东方汽锅厂作金相分析及力学实验均及格。
3 避免汽锅"四管"泄漏接纳的措施
汽锅"四管"泄漏严重影响了火电厂的平安生产。近几年来,我厂接纳了多种行之有用的措施避免"四管"泄漏,取得了可喜的成就:汽锅"四管"泄漏从1996年的14次下降到2001年的1次,从基本上保障了我厂的平安满发。
①周全哄骗年夜修、技改工程、单项工程等机遇对老化的磨损年夜的装备进行年夜面积的更换。豆坝电厂#1~#4炉省煤器管排全抽检查、#2炉顶棚管全换、#3炉包墙管插座更换、#3~#4炉炉底改无渣位运行;黄桷庄电厂#21~#22炉全年夜屏过热器管检查更换、#21~#22炉后包墙过热器更换、#21~#22炉前后墙水冷壁管全换等等,所有的更换工作都下降了汽锅"四管"泄漏的几率。
②哄骗一切停炉机遇对汽锅承压部件进行检查,发现缺陷的管子实时进行处置。非凡是约请省锅检站对汽锅进行内部检验,实时处置检验中发现的问题,保证了装备的健康水平。
③完善防磨、防腐措施,采用新技术、新方式来增加装备的使用寿命。如省煤器穿墙处、靠墙两侧添加防磨护板,并弥补完善管子上的防磨盖板,以增强防磨作用;水冷壁管燃烧区域内,非凡是焊口位置,高温侵蚀严重,为避免高温侵蚀采用20G无缝管外概况超音速喷涂新型防侵蚀材料,取消已往的渗铝等防侵蚀技术,同时也解决了焊口位置轻易发生高温侵蚀的问题。
④进行空气动力场实验。严酷检查喷燃器安装角度、切圆是否合适现实情况,需要时凭据现实空气动力更换原设计倾角、切圆,严防1、三次风气流冲洗水冷壁管。
⑤运行中增强燃烧调整,组织合理的燃烧工况和恰当的火焰中心,以削减高温侵蚀,削减烟气温度误差和流量误差。对前面提到的#2炉顶棚管过热器年夜面积胀粗运行应当接纳以下的错施:对"两班制"调峰汽锅尽量不采用倒热管并汽操作。如确实需采用时,则务势必倒热管和升温升压在时序上分隔(即先倒热后焚烧);启炉早期全开所有疏水,保证过热器疏水能实时快速排尽,避免水塞现象;延长停炉后疏水开启时间至50分钟;在顶棚管过热器上安装4个温度测点,在启炉时,严酷控制升温升压速度,监视顶棚过热器壁温不能跨越450℃。
⑥增强化学监视,每次年夜修严酷依照化学的定见割管分析检查内部侵蚀、结垢,并凭据化学的监视定见进行换管。
4 增强技术治理与技术监视
4.1 进行压力容器登录
对汽锅、汽包、压力管道等进行挂号,实时掌控装备的健康状态,对装备存在的不平安隐患提出切实可行的处置方案,将可能发生的"四管"泄漏消除在萌芽中;对已发生的"四管"泄漏的缘由进行仔细分析,提出预防措施以避免同类事故发生。在轻易发生"四管"泄漏的位置,则进行重点检查。
4.2 增强年夜修全进程质量治理
制定机组年夜修质量监视治理法子,建立与健全三级质量监视网络,严酷执行厂部、车间、班组三级验收制度,实行质量一票否决制,凡是不合适质量尺度和工艺要求的项目一概不予验收。必需返工在到达质量尺度和工艺要求后才能经由过程验收。增强质量监视检查,设立多个H、W质量监视检查点。
4.3 对炉外高压管进行检查
炉外高压管是以往所轻忽的隐患点。相对受热面管子,炉外高压管管径年夜、安插涣散,工作情况不受高温及冲洗磨损的影响。持久以来,几近没有怎样检查其管子的靠得住性。但随着其它火电厂已发生太高、低省煤器毗连管运行中爆破,造成多人死亡和受伤的重年夜事故。我厂已发生过因高加疏水管爆破而使运行人员微伤及被迫停炉的障碍和事故放水管爆破而停炉的事故等等。随着此类事故的增多,我厂增强了对炉外高压管的重视,不竭哄骗停炉机遇对炉外高压管进行检查和更换,消除装备的重年夜隐患。
4.4 汽锅规范性检验
100MW及以上的机组年夜修中均委托省电力公司锅检站进行规范性检查,发现汽锅承压部件缺陷多处,均进行了处置。
4.5 增强化学监视
在年夜修中,对汽包、水冷壁、省煤器、过热器等进行结垢量检查,增强水质的监视和停炉调养效果,以下降结垢速度。
4.6 增强金属监视
在年夜修、小修、停炉检修中,按常规检查项目对汽锅"四管"进行检查,检查的主要方式是目测与手摸。发现有磨损的管子作好记实,并进行响应的处置。对人工不能肯定磨损量的管子,进行测厚检验。对所有新增高压管的焊口,进行探伤检查,增强对焊口的监视工作。
5 汽锅"四管"检查的方式与主要部位
汽锅"四管"检查是避免泄漏的重要手段和措施,原采用的方式是多人进行短时突击检查。这样,由于检查人员的水平纷歧、责任心纷歧,且各人未承当明确的责任,"四管"检查起不到应有的作用。现在汽锅"四管"检查接纳的是派出专人进行检查,每人有明确的检查范围,并在检查成效上签字,对因责任心不强,能够检查而未检查到的部位承当响应的责任。
接纳的检查方式,促进了检查人员的责任心,检查的主要部位,则可提高检查的技术水平,"四管"检查的部位以下:
5.1 水冷壁管
燃烧区域内水冷壁管的高温侵蚀情况、磨损情况、胀粗鼓胀情况,炉膛人孔门管子、打焦孔管子的侵蚀、损坏情况,流渣口管子的侵蚀、过热情况,燃烧器四周水冷壁管的冲洗、损坏情况,水冷壁管抽样测厚检查。
5.2 省煤器管
检查弯头、靠墙处、穿墙处的磨损、侵蚀情况;检查防磨装配是否变形、脱落;省煤器悬挂管检查与低过、低再管子接触部位的磨损情况;省煤器管抽样测厚检查;检查省煤器管排的排列情况。
5.3 过热器管
检查低过、低再弯头与后包墙管、中隔墙管、前包墙管接触处的磨损情况,检查前包墙管与中隔墙管联箱之间的联络管;检查过热器管排靠墙处是否存在局部烟气走廊;检查屏过、全年夜屏过热器管夹管与管子接触处的磨损情况;过热器管抽样测厚检查。
5.4 再热器管
检查再热器管与省煤器悬挂管接触处的磨损情况,检查高再管子位于吹灰器处的冲洗情况,再热器管抽样测厚检查。
6 竣事语
在火力发电平安生产进程中,汽锅装备的平安运行起着决议性的作用。由于汽锅"四管"泄露和爆管事故必需停炉消缺,所以汽锅"四管"平安运行与否是整个火力发电平安生产的重中之重。汽锅"四管"检查没有捷径可走,只有实其实在地投进年夜量的人力、物力和精神,接纳应修必修、修必修睦的立场,才能保证汽锅"四管"装备的平安。汽锅"四管"的平安,要害在于我们投进几多人力、花几多时间。只要切实做好"四管"检查工作,汽锅机组的平安稳定运行才能获得保证。
[参考资料]
[1]DG-1000t/h炉水冷壁爆漏缘由浅析,尹平易近权等,山东电力技术,1999.5。
[2]顶棚过热器年夜面积过热胀粗和处置,黄继革,四川电力技术,2000年第4期。
[3]汽锅和热交换器的积灰、结渣、磨损和侵蚀的避免原理与计较,樊建人等著,科学出书社。
[4]汽锅及辅助装备,王铣庆等著,劳动听事出书社。

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