簡析超臨界鍋爐安裝階段防爆管控制

王昌躍

摘要：近幾年超臨界、超超臨界電站鍋爐爆管的次數和頻率均較亞臨界鍋爐大大增加的情況，本文分析了安裝引起鍋爐爆管的原因，并提出了控制措施。

關鍵詞：超臨界鍋爐 安裝爆管 控制措施

1引言

電力行業是我國重要的基礎行業之一，一直受到國家產業政策的支持。隨著未來我國經濟的持續快速發展，電力需求將繼續保持較高的增長速度。目前中國發電裝機容量和發電量均已居世界第二位，但人均用電水平仍然較低，與世界平均水平仍有較大差距。在電源結構中，我國火電所占比例較大，2006年底我國火電裝機容量占全部裝機容量的77.8%、火電發電量占83.17%。我國火力發電設備在各主要電網中主力機組的單機容量為20-60萬千瓦，單機60萬千瓦以上的大容量、高參數超臨界機組仍為少數。根據我國資源結構狀況，未來我國將進一步調整電源結構，不斷優化火電的機組結構、技術結構和地區結構，實現火電技術的產業升級和更新，嚴格壓縮和限制常規小火電的發展，不斷提高大機組、高效能、環保型機組的比重。但是近幾年投產的超臨界、超超臨界機組鍋爐爆管的次數和頻率都較亞臨界機組鍋爐大大增加。超臨界、超超臨界鍋爐由于機組容量大、參數高，爆管后造成的間接損壞大，停機處理時間長、費用高，給發電公司造成的經濟損失巨大，也影響了電網的穩定運行。因此各發電公司均對此非常重視，組織設計、制造、安裝和調試運行單位進行爆管原因分析，制定相應的控制措施。

2鍋爐爆管原因分析

就目前統計機組情況來看，爆管主要發生在屏式過熱器和水冷壁區域。鍋爐爆管的原因有很多，例如：設計結構特點、制造缺陷、安裝原因、燃燒煤種、運行控制方式等等。下面僅從超臨界鍋爐的設計結構特點、安裝施工兩個方面進行原因分析，并提出相應的控制措施。

2.1超臨界鍋爐受熱面特點

2.1.1超臨界直流鍋爐特點

a)水冷壁管徑較小、管壁較厚。超臨界直流鍋爐過熱器出口壓力一般為24.7Mpa，受熱面承受的壓力更高，因此直流鍋爐水冷壁較亞臨界汽包爐水冷壁管徑小、管壁厚。目前國內三家鍋爐廠設計生產的超臨界直流鍋爐水冷壁均分為上、下兩部分，上部為垂直管水冷壁，管徑為∮31.8，下部為螺旋管水冷壁，管徑為∮38，中間有過渡集箱，水冷壁管徑比較小，尤其是垂直管水冷壁，異物容易積留在里面，流通面積減小，造成水冷壁管過燒爆管。

b)超臨界鍋爐的屏式過熱器管屏入口端設計有節流孔，各廠家設計不完全相同，節流孔有布置在前屏過熱器入口端，也有布置在后屏過熱器入口端，節流孔有10mm至14mm多種規格。在運行過程中，容易造成節流孔位置容易積留異物，流通面積減小。另外國內一家鍋爐廠設計生產的60萬超臨界鍋爐，屏式過熱器管屏和小集箱整體供貨，且無手孔裝置，管屏集箱和匯集集箱的連接管座預留比較長，大約900mm，增大了檢查和清理的難度，入口集箱內容易積留異物。以上兩種情況均可造成屏過管子過燒爆管。

2.1.2超超臨界鍋爐的結構特點

以哈爾濱鍋爐廠設計生產的66萬超超臨界鍋爐為例說明：

a)水冷壁管徑較小、管壁較厚，分為上下兩部分，中間布置有中間集箱，兩級混合器。混合器因其結構特點，造成檢查和清理困難，容易遺留異物。另鍋爐包墻受熱面、頂棚受熱面的入口也都布置有混合器，也較難檢查和清理。

b)鍋爐分隔屏過熱器入口、后屏過熱器管屏入口端、末級過熱器管屏入口端、水冷壁下集箱均設有節流孔，全爐共1797個，最小規格為7mm，吹管期間殘余雜物很容易在節流孔處堵塞，以及受熱面其他部位如彎曲半徑較小的彎頭處均可能造成殘余異物沉積。

2.2鍋爐安裝施工

安裝施工造成鍋爐爆管的原因主要有兩個方面：

2.2.1安裝過程中沒有發現廠家制造過程中缺陷和安裝過程中產生的母材損害。廠家制造過程中的缺陷包括受熱面母材缺陷、廠家焊縫缺陷等，安裝過程中產生的母材損害主要有受熱面母材割傷、高合金鋼受熱面電弧擊傷等。上述缺陷均可在機組運行過程中造成受熱面泄漏爆管。

2.2.2安裝施工過程中，受熱面內部清潔工作做得不好，造成異物進入和遺留在受熱面內部，造成受熱面運行過程中堵塞而受熱不均爆管。受熱面內部清潔工作做不好的原因有以下幾個方面造成：

a)施工人員和監督檢查人員責任心不強，不能嚴格按照規范和廠家要求施工。

b)超臨界大容量鍋爐安裝工程量大、施工周期長，長期的防護過程中不能完全避免異物會進入受熱面內部。

c)受限于設備的結構特點，施工現場檢查清理難度大，部分位置使用常規的方法無法確保受熱面內部達到清潔。如長度20m以上的集箱且無檢查手孔、混合器等。

d)部分設備制造過程中的異物有較強的隱蔽性，視覺上不易被發現。例如集箱加工過程中產生的“眼鏡片”無縫的貼在集箱的管座孔的位置，顏色同集箱內壁一致，很難被發現。

3控制措施

3.1火電鍋爐安裝已經有比較成熟的安裝技術和工藝，針對受熱面防爆管主要有以下措施，這些措施對超臨界鍋爐同樣適用：

a)加強對受熱面管子母材的缺陷檢查。從爆管情況來看，有的是因為管子母材問題，尤其是砂眼，這就要求我們加強對受熱面安裝前的檢查，發動廣大施工人員查找缺陷，把隱患消除在安裝前的設備檢查過程中。

b)加強對施工人員質量意識的培訓和教育，提高施工人員的責任心，做到“誰施工，誰負責”。

c)嚴格遵守行業的受熱面清理通球規范，加強對受熱面管子通球試驗的管理。對受熱面管子進行通球試驗，是保證其暢通的主要措施。，要從以下幾個方面加強對通球試驗的管理，一要加強對球的嚴格管理、建立用球臺帳；二要建立通球責任制制度，工程開工時，即安排專人負責整個鍋爐受熱面通球工作，建立詳細的受熱面通球臺帳，明確通球日期、通球范圍、通球人、檢查人、是否及時封堵等，保證所有的受熱面管子在焊接、安裝以前做完通球試驗并暢通無阻；三要建立責任追究制度。

d)加強現場的監督檢查，確保封堵及時，避免異物進入。

e)加強密封焊接、保溫丁勾焊接和臨時附件割除的檢查驗收，防止咬邊及損傷母材。

3.2針對目前國家提倡發展建設的超臨界、超超臨界電站鍋爐，在安裝階段還應從以下幾個方面做好防爆管措施：

a)針對超臨界鍋爐部分設備因結構原因現場常規方法檢查清理難度大，增加設備投入，使用工業內窺鏡對設備內部進行檢查，確保設備內部所有位置均能檢查到。

b)加強對集箱內的“眼鏡片”的檢查。目前，鍋爐加工的周期也在縮短，加工質量有不同程度的下降，尤其是設備內部清理更是無暇顧及，從而轉移到了施工現場，這就要求我們加強對集箱內部的清理，重點是加工遺留的“眼鏡片”，確保不放過一個集箱。對于通長集箱、不便于檢查的集箱更要作為重中之重，想盡各種辦法進行檢查，有時甚至可以要求設備廠家分段供貨，或預留檢查手孔。

c)超臨界鍋爐有節流孔多、檢查和清理難度大的設備多的特點，根據近幾年超臨界機組爆管情況的統計，超臨界鍋爐爆管大多發生在水冷壁、屏式過熱器、末級過熱器受熱面上，尤其是有節流孔的管屏。針對上述特點和爆管情況的統計，說明因鍋爐制造和安裝階段內部不清潔導致節流孔的堵塞、流通面積減小，造成過燒爆管是引起爆管的重要原因。為此對超臨界鍋爐易爆管位置的受熱面進行兩次檢查清理，將減少爆管的次數。第一次檢查清理為設備安裝階段正常步驟，第二次清理安排在機組吹管結束后進行。詳細描述如下：

現機組吹管大多都分為兩個階段，目的是利用設備在冷熱態的轉換過程中，使頑固貼附在受熱面內壁上的異物更好的脫落，而這些脫落的異物就容易在節流孔的位置引起堵塞。在機組吹管后，對可能累積異物的集箱、混合器等設備的檢查手孔進行切割，利用工業內窺鏡對集箱、混合器內部進行檢查，清理因機組吹管遺留的雜物。對有節流孔的管屏，不能每個管口都切割檢查，但是可以利用無損檢測RT對節流孔端部進行拍片，管道節流孔位置是否積有異物，在RT底片上就可以判定出來，如有則可以在節流孔位置切割管道，進行內部異物的清理（吹管時異物不能通過，切割時振動也不會將異物振落），清理后恢復即可。實踐證明，吹管后的檢查清理減少超臨界、超超臨界鍋爐爆管的次數效果非常明顯。廣東河源電廠的兩臺哈鍋超超臨界的鍋爐采用了吹管后切割拍片檢查清理的方法，在檢查中確實發現個別集箱內有異物，有多個受熱面節流孔位置積有焊渣、“眼鏡片”等異物。河源電廠的一號機成就了哈爾濱鍋爐廠首臺超超臨界鍋爐在試運過程中不爆管的業績。華能威海三期五號機組也采用的哈爾濱鍋爐廠超超臨界型鍋爐，在吹管后的檢查清理發現2個集箱、5個水冷壁二級混合器、16根受熱面管子節流孔位置有異物，鍋爐在試運中也沒有發生爆管。

4結束語

以上淺析了超臨界、超超臨界鍋爐在安裝階段的導致爆管原因，主要是安裝階段不能完全清理出設備制造和安裝階段遺留在受熱面的異物而造成的，并提出了控制措施。實踐證明，超臨界、超超臨界鍋爐的爆管是可以避免或較少的，只要在設備安裝階段嚴格按照規范清理檢查，在機組吹管后對可能有異物的部位進行檢查清理就能達到減少因安裝原因導致爆管的次數，減少經濟損失。

參考文獻：

[1] 樊泉桂．鍋爐原理[M]．北京：中國電力出版社，2004

[2] DL/T 5047—95．電力建設施工及驗收技術規范（鍋爐機組篇）[S]

[3] 哈爾濱鍋爐廠廣東河源電廠、華能威海三期圖紙[Z]

[4] 東方鍋爐廠南陽天益二期圖紙[Z]