防爆管技術(shù)研究—以西塞山電廠超超臨界機組鍋爐為例

摘 要：鍋爐在國民經(jīng)濟建設(shè)以及人民生活中有著重要的作用，它是火力發(fā)電的三大設(shè)備之一，是工業(yè)生產(chǎn)中能源動力供應(yīng)的主要設(shè)備。本文主要以湖北華電西塞山二期2×600MW級燃煤發(fā)電機組為依托，分析超超臨界鍋爐爆管原因，并給出預(yù)防爆管的幾項措施，旨在提高設(shè)備的制作和安裝質(zhì)量，最大限度減少超超臨界機組發(fā)生爆管的機率，提高電廠的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：鍋爐爆管 超超臨界機組

中圖分類號：TK223文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0114-01

我國是對鍋爐設(shè)計、制造、安裝、使用、修理和改造等環(huán)節(jié)實行全過程安全管理的國家。隨著鍋爐容量的不斷增加，其對設(shè)備制造工藝、安裝技術(shù)水平的要求也逐漸提高。高壓力、高出力的鍋爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度在不斷增加，因此導(dǎo)致鍋爐爆管的潛在因素也在增加。截止目前，國內(nèi)已投產(chǎn)的超超臨界機組在調(diào)試、運行過程中基本上都出現(xiàn)了不同程度的爆管現(xiàn)象，鍋爐爆管是超超臨界機組很難攻克的一道難關(guān)，給電廠的生產(chǎn)和運行帶來巨大影響，并且因鍋爐爆管而產(chǎn)生的非停對電網(wǎng)沖擊也很大，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

西塞山電廠二期工程設(shè)計為兩臺裝機容量680MW的國產(chǎn)超超臨界機組，為深入探討設(shè)備設(shè)計、制造、安裝、運行等環(huán)節(jié)中會導(dǎo)致超超臨界機組發(fā)生爆管的原因，有針對性的采取必要的管理和技術(shù)措施，本文將對超臨界機組的防爆管技術(shù)進行研究，旨在將本工程鍋爐發(fā)生爆管的機率降到最低。

1 超超臨界鍋爐爆管原因分析

1.1 設(shè)備制造原因

超超臨界機組鍋爐部分管道中安裝有節(jié)流孔，每一根受熱面管中的節(jié)流孔圈的直徑都是根據(jù)水動力計算得出，通過節(jié)流管道中的介質(zhì)來控制管道中介質(zhì)流量[1]。不同位置受熱面管中的介質(zhì)流量都有所不同，所以節(jié)流孔圈孔徑也都有所不同。如果在制造過程中，節(jié)流孔位置和孔徑安裝錯誤，則會造成在運行過程中管內(nèi)介質(zhì)流量不能符合原設(shè)計水動力。例如節(jié)流孔圈孔徑比原設(shè)計小，在高負(fù)荷運行的情況下會造成管內(nèi)介質(zhì)流量少于設(shè)計值，導(dǎo)致管材冷卻不夠，造成金屬超溫而爆管。由此可見，設(shè)備制造過程中焊接、材質(zhì)、內(nèi)部清潔度、節(jié)流孔位置及尺寸等方面產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷是導(dǎo)致鍋爐爆管的主要因素。

1.2 設(shè)備安裝原因

設(shè)備安裝過程中焊接、材質(zhì)、內(nèi)部清潔度等方面產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷是導(dǎo)致鍋爐爆管的主要因素，主要有以下幾點：

（1）集箱和管子加工過程中會存在切削片、刨花片，拼裝組焊過程中容易帶入焊條頭、石子、氧化皮等雜物。組合安裝前，雖有壓縮空氣吹掃、通球、內(nèi)窺鏡檢查等工序，但仍有清理死角，導(dǎo)則雜物存留在受熱面內(nèi)，直到吹管時氣流擾動吹出而堵塞在節(jié)流孔處，引發(fā)鍋爐爆管。

（2）受熱面出廠時均進行水壓試驗，管子內(nèi)存有排放不凈的水，部分鉆孔鐵屑和片狀鐵片長時間放置后發(fā)生銹蝕與受熱面內(nèi)壁粘貼一起，壓縮空氣吹掃、通球均不能有效清除，鍋爐經(jīng)過酸洗、吹管等過程與管壁剝離，堵塞在集箱管口或節(jié)流孔處引發(fā)爆管。

（3）受熱面安裝時高空作業(yè)時間長，部分集箱、管子封頭脫落，或管子焊接前高空磨口、對口時有雜物落入，不能及時發(fā)現(xiàn)及處理，遺留在系統(tǒng)內(nèi)；打磨坡口時鐵屑會留在管內(nèi)，水壓、酸洗臨時管道安裝時，若直接用電焊焊接，焊渣會進入正式系統(tǒng)內(nèi)，上述雜物在吹管過程中堵塞節(jié)流孔圈引發(fā)鍋爐爆管。

（4）受熱面安裝過程中，施工人員對設(shè)備要進行鰭片切割、拼縫、對口、密封焊、熱處理等操作，如不慎將受熱面管子割傷、管材減薄、焊接咬邊、熱處理時間不到位等，就會產(chǎn)生在高溫高壓下爆管。

1.3 鍋爐調(diào)試及運行原因

鍋爐運行過程中燃燒調(diào)節(jié)不當(dāng)，產(chǎn)生局部超溫也將會導(dǎo)致鍋爐爆管。由于燃燒器是布置在水冷壁墻上的切圓形式，而不是四角切圓，在特殊情況下，例如在濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)的過程中，鍋爐強制循環(huán)泵流量有300t/h左右，在停止運行鍋爐循環(huán)泵后，鍋爐給水流量減少，燃燒器噴口二次周界風(fēng)開度小，若一次風(fēng)和二次風(fēng)配風(fēng)不當(dāng)，會造成燃燒器出口煙氣偏斜，噴口右側(cè)水冷壁管溫升過快，長時間運行，會造成管材疲勞，造成爆管。

另外，超超臨界機組的固有特性所引起的節(jié)流孔堵塞也會導(dǎo)致鍋爐爆管。在超超臨界鍋爐運行過程中，由于機組升降負(fù)荷和鍋爐燃燒調(diào)節(jié)，會造成金屬溫度頻繁變化，在管內(nèi)壁形成多層氧化膜，最終導(dǎo)致氧化皮剝離。剝離的氧化皮會在節(jié)流孔位置沉積，造成節(jié)流孔孔徑減小甚至堵塞，堵塞后的受熱面管內(nèi)沒有介質(zhì)流動，造成管道干燒超溫而爆管。

2 預(yù)防鍋爐爆管采取的主要措施

2.1 嚴(yán)格控制設(shè)備質(zhì)量

設(shè)備出廠前，要派出有關(guān)技術(shù)人員奔赴各個設(shè)備制造廠，監(jiān)督檢查、現(xiàn)場見證設(shè)備的制作質(zhì)量。受熱面組合前認(rèn)真檢查，首先是原材料材質(zhì)控制，查看受熱面是否有壓扁、撞傷、裂紋、重皮和砂眼等現(xiàn)象；對合金材質(zhì)進行100%光譜復(fù)查，重視焊口、鰭片及合金附件的復(fù)查；其次是測厚檢查，采用測厚儀對受熱面彎管、焊口處壁厚測量，對不符合設(shè)計要求的換管處理；再次對現(xiàn)場焊縫做100%探傷檢查，對有缺陷的焊縫割除后重新焊接，直至拍片檢查合格為止。

2.2 加強受熱面內(nèi)部清潔度檢查

管排通球時嚴(yán)格按照《電力建設(shè)施工及驗收技術(shù)規(guī)范》及廠家技術(shù)文件規(guī)定選球，嚴(yán)禁鋼球以小代大，嚴(yán)禁用其它物品代替。建立完整的領(lǐng)用制度和監(jiān)督機制，通球時有質(zhì)檢員或技術(shù)員在場，監(jiān)理、總包、業(yè)主旁站監(jiān)督，無旁站通球無效。通球后做好記錄，記錄上應(yīng)有通球人員、監(jiān)護人、旁站人員簽字。如有通球不暢現(xiàn)象，用漆筆做好標(biāo)識，上報專工、監(jiān)理共同協(xié)商制定處理辦法后進行處理，通球完成后要及時辦理封閉簽證。

為了保證西塞山電廠3號機組主要承壓部件（集箱、節(jié)流孔）內(nèi)部清潔度滿足要求，確保新建機組的安全運行，西塞山項目部委托西安熱工研究院有限公司對3號機組集箱進行清潔度檢查和節(jié)流孔吹管后射線檢查，對集箱第一次清潔度檢查在安裝前、第二次清潔度檢查在封口前、第三次清潔度檢查在蒸汽吹管后。集箱檢查時，由施工單位自檢、第三方內(nèi)窺鏡復(fù)檢合格后由監(jiān)理、質(zhì)檢人員確認(rèn)，對所有管口進行可靠封閉，并進行封閉簽證。高空安裝集箱封閉前，用內(nèi)窺鏡再次檢查內(nèi)部是否干凈，發(fā)現(xiàn)異物用大功率吸塵器吸出，清理完成后由質(zhì)檢、監(jiān)理確認(rèn)，并進行封閉簽證。

3 結(jié)語

隨著能源結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和升級，具有大容量、高效率、高清潔度、低排放和低能耗等特點的超臨界、超超臨界機組將逐步取代現(xiàn)有的常規(guī)火電機組。本研究所采取的措施可以有效地提高設(shè)備的制作和安裝質(zhì)量，可從最大限度上減少超超臨界機組發(fā)生爆管的機率，提高電廠的經(jīng)濟效益。本研究已應(yīng)用于西塞山電廠二期工程中，研究項目的實施對于確保電廠連續(xù)、安全和穩(wěn)定運行具有積極的意義。

參考文獻

[1]邵天佑.超超臨界機組水冷壁節(jié)流孔板結(jié)垢爆管分析及預(yù)防[J].電力建設(shè)，2009，30（11）：84-86.