300 MW機組鍋爐受熱面易泄漏區域形成原因分析及檢修預防

宋凱，楊允國

(1.華電國際鄒縣發電廠，山東 鄒城 273522； 2.煙臺荏原空調設備有限公司，山東 煙臺 265500)

0 引言

鍋爐受熱面主要包括省煤器、水冷壁、過熱器和再熱器的主要管路。其主要作用為隔離煤炭燃燒過程與水汽受熱蒸發過程，并對熱量進行傳遞。受熱面不但要承受燃燒產生的高溫環境，還要承受水汽蒸發形成的高壓環境。由于長時間處于高溫、高壓、燃燒產物流動磨損、化學腐蝕的環境中，鍋爐受熱面極易發生泄漏。

據統計，因鍋爐受熱面泄漏而導致的設備停運是電站鍋爐計劃外停運的主要原因[1]。李豐泉等對電廠鍋爐受熱面容易出現的磨損問題進行了原理和原因分析，并提出了防范措施[2]；官民健等針對鍋爐受熱面的化學腐蝕原因進行了分析，并總結出腐蝕后的補救手段[3]。

針對鍋爐受熱面發生的各種問題，國內專家已作出了相應的原理分析，并提出了防范措施，但針對受熱面經常出現的磨損等具體問題的相關介紹及具體解決方案還較少，本文以華電國際鄒縣發電廠(以下簡稱鄒縣電廠)容量為300 MW的#1，#2機組為例，分析鍋爐受熱面發生泄漏的原因，并提出具體解決方案和檢修預防措施。

1 鍋爐受熱面泄漏情況及原因分析

鄒縣電廠一期工程(2×300 MW機組)采用DG1000/107-1型亞臨界、自然循環、倒U型、切向燃燒、固態除渣汽包鍋爐，并與N300-165/550/550型汽輪機組相匹配。鍋爐調溫方式為過熱蒸汽以噴水為主、再熱蒸汽以擺動式燃燒器為主，鍋爐尾部采用單級容克式空氣預熱器。

1.1 故障1

1.1.1 故障現象

#1機組鍋爐大修防磨防爆檢查過程中，發現后墻冷灰斗水冷壁管下彎頭上斜坡處鰭片搭接部位存在17個孔洞，其中5個孔洞因漏風造成水冷壁管飛灰吹損，吹損量最深達6 mm；冷灰斗水冷壁管下彎頭上斜坡1～2 m處有15處水冷壁管磨損，最深處達2 mm；冷灰斗水冷壁管下彎頭鰭片焊縫裂紋30余條，其中5條存在縱向裂紋，裂紋延伸方向指向水冷壁管。裂紋延伸情況如圖1所示。

圖1 冷灰斗水冷壁管裂紋延伸情況

1.1.2 故障原因分析

鰭片搭接部位受灰渣沖刷形成孔洞，機組運行中負壓漏風氣流夾雜灰渣對水冷壁管造成沖刷減薄，形成較深的溝痕，鰭片安裝時的遺留物未清除干凈，導致灰渣在下落過程中轉向，對相鄰的水冷壁管造成沖刷減薄。鰭片裂紋因焊縫部位存在應力集中，尤其是機組經過多次啟、停，使焊縫部位產生裂紋。

1.1.3 處理方案

打磨焊補水冷壁鰭片孔洞及吹損、磨損的水冷壁管，磨除鰭片上遺留焊接物，打磨水冷壁管鰭片裂紋，重新焊接并做探傷檢查。

1.2 故障2

1.2.1 故障現象

#1機組鍋爐內省煤器懸吊管檢查，發現省煤器懸吊管穿頂棚向上50 mm處管段普遍存在不同程度的腐蝕，其中16根懸吊管腐蝕凹坑面積較大，腐蝕最深凹坑達3～4 mm，腐蝕情況如圖2所示。

圖2 省煤器懸吊管腐蝕情況

1.2.2 故障原因分析

省煤器懸吊管位于爐內溫度相對較低的轉向室部位，氣體在其后部更容易凝結，凝結的水汽滲入澆筑料與懸吊管的縫隙內，加之澆注料上部覆蓋了保溫層和抹面層，水汽短期內不易揮發，鍋爐經過多次啟、停，懸吊管部位腐蝕不斷加劇，直至凹坑成片，減薄超標。

1.2.3 處理方案

更換省煤器懸吊管腐蝕管段，對其余輕微腐蝕管段進行打磨檢查并焊補。焊補過程中，建議采用立體柔性密封技術對頂棚進行密封改造。

1.3 故障3

1.3.1 故障現象

#1機組鍋爐大修防磨防爆檢查過程中，發現低溫過熱器各層防磨瓦與前、后包墻過熱器管發生摩擦，形成30余個凹坑，尤其是管組間防磨瓦位置相對隱蔽，凹坑深度超過2.0 mm的達21個，最深處達3.5 mm，如圖3所示。

圖3 低溫過熱器凹坑情況

1.3.2 故障原因分析

運行中管屏晃動，低溫過熱器管路防磨瓦與包墻過熱器管相碰觸，導致低溫過熱器表面出現凹坑。

1.3.3 處理方案

焊補防磨瓦凹坑，并重新加裝防磨瓦。

1.4 故障4

1.4.1 故障現象

#2機組鍋爐低溫過熱器區域吹灰器通道懸吊管吊耳處低溫過熱器管排吹損嚴重，最深處達2 mm，進行擴大檢查發現低溫過熱區域懸吊管吊耳處均有吹損痕跡，其中L/R16吹灰器通道、L/R17吹灰器通道及L/R18吹灰器通道尤為嚴重，如圖4所示。

圖4 吹灰器通道懸吊管吊耳處低溫過熱管排吹損情況

1.4.2 故障原因分析

由于吹灰器長期吹掃，懸吊管吊耳處形成渦流，對低溫過熱器管排造成吹損，機組經過20多年的運行，導致上述管段凹面逐漸加深。

1.4.3 處理方案

對吹灰器通道懸吊管兩側低溫過熱器管路進行焊補直至探傷合格，對懸吊管加裝直角瓦，防止渦流形成，減少吹損發生。

2 受熱面泄漏的檢修預防

對鄒縣電廠300 MW機組鍋爐受熱面出現的故障進行分析和處理，對鍋爐受熱面安全、穩定運行提出以下防范要點，可利用大、小修機會對鍋爐受熱面進行檢修，減少故障停機次數，保證電廠穩定運行。

(1)針對水冷壁管下彎頭上斜坡處鰭片搭接部位存在的飛灰磨損情況，可利用檢修機會對鰭片搭接部位進行探傷檢查，及時打磨焊補水冷壁鰭片孔洞，并清理焊接遺留物，消除管壁及鰭片缺陷。

(2)針對省煤器懸吊管的腐蝕嚴重情況，可利用檢修機會重點檢查省煤器懸吊管穿頂棚處管段治理效果，對輕微腐蝕管段進行打磨檢查并及時焊補。

(3)利用檢修機會，重點檢查爐內轉向室煙道的邊角部位，由于煙氣更容易在此部位凝結，形成化學腐蝕，因此對其密封情況應特別注意，并跟蹤腐蝕情況的發展。

(4)對于低溫過熱器各層防磨瓦與前、后包墻過熱器管發生摩擦的問題，應當跟蹤檢查加瓦后的碰撞情況，及時更換減薄的防磨瓦，對未出現問題的其他鍋爐相同部位也要進行重點檢查。

(5)針對吹灰器長期吹掃的懸吊管吊耳處低溫過熱器管排磨損問題，應利用檢修機會重點檢查省煤器懸吊管吊耳吹損情況并加裝直角瓦，防止形成渦流，以降低磨損。

參考文獻：

[1]施萬森.鍋爐受熱面高溫腐蝕及預防措施[J].能源與節能，2012，84(9)：11-12.

[2]李豐泉，周巖，劉鴻賓，等.電站鍋爐受熱面磨損分析及防范措施[J].內蒙古電力技術,2008，26(1)：45-47.

[3]官民健，孫福君，劉常輝，等.鍋爐受熱面腐蝕分析[J].電力安全技術，2008，10(9)：60-63.

[4]高全.燃煤電站鍋爐受熱面結渣和高溫腐蝕機理研究[D].武漢：華中科技大學，2007.

[5]李捷.燃煤鍋爐受熱面高溫腐蝕探析[J].內蒙古電力技術，2009，2(5)：26-28,32.

[6]弓學敏，張文忠.鍋爐受熱面高溫腐蝕的機理及防范措施[J].電力科學與工程，2007,23(2)：72-76.