1 000 MW機組屏式過熱器泄漏原因分析及處理

宋凱，袁文鋒

（華電國際鄒縣發電廠，山東鄒城273522）

1 000 MW機組屏式過熱器泄漏原因分析及處理

宋凱，袁文鋒

（華電國際鄒縣發電廠，山東鄒城273522）

鄒縣發電廠1 000 MW機組屏式過熱器發生泄漏現象，經過對泄漏原管材進行診斷分析，并用內窺鏡對內部進行查看，發現異物堵塞造成通流面積減少，針對泄漏原因采取處理措施，解決了長期困擾機組安全運行的過熱器泄漏問題。

1 000 MW機組；屏式過熱器；泄漏；處理措施

0 引言

鄒縣發電廠四期工程2×1 000 MW超超臨界燃煤汽輪發電機組（DG3000／26.15-Ⅱ型），鍋爐為高效超超臨界參數變壓直流爐、一次再熱、平衡通風、運轉層以上露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐鍋爐。輻射式屏式過熱器布置在爐膛上部區域，在爐深方向布置了2排，兩排管屏之間緊挨著布置，每一排管屏沿爐寬方向布置19片屏，共38片。屏式過熱器管屏的橫向節距S1＝1714.5 mm，縱向節距S2＝57 mm，每片屏由21根管繞成，爐內受熱面管子外三圈采用HR3C材料，其余內圈均采用SUPER304H材料，管屏入口段與出口段采用不同的管子壁厚，內外圈管采用不同的管子規格。為減小流量偏差使同屏各管的壁溫比較接近，在屏過進口集箱上管排的入口處設置了不同尺寸的節流圈，最外圈管（D48.6 mm×8.6 mm）節流孔直徑為21 mm，第二圈管（D45 mm×7.9 mm）不節流，其余內圈管（D45 mm×7.9mm）節流孔直徑19.5 mm、14 mm、13.5 mm、13 mm、12.5 mm、12 mm、11.5 mm和11 mm等8種規格。這是國內第一臺以“技貿協議”方式引進建設的超超臨界百萬千瓦發電機組。

針對鍋爐受熱面發生的各種問題，國內專家已做出了相應的機理分析和防范措施，李豐泉等對電廠鍋爐受熱面容易出現的磨損問題進行了機理和原因分析，并總結出了防范措施［1］。官民健等針對鍋爐受熱面的化學腐蝕問題進行了機理分析，并總結出了腐蝕后的補救手段［2］。但是針對受熱面異物堵塞造成的局部過熱的處理措施，還是比較少的，通過機組屏式過熱器因異物堵塞導致泄漏的原因進行分析并做相對應的預防措施。

1 事件經過

發電廠1 000 MW機組在負荷710 MW時，運行檢查鍋爐11層大包有大量蒸汽冒出，且有明顯異音，鍋爐降壓運行。經分析初步確定泄漏部位為屏過受熱面，為避免泄漏進一步擴大造成受熱面損傷擴大，決定立即停爐消缺。待大包內部溫度降至40℃左右，進入大包內部對漏點進行確認，經現場檢查大包內屏過南數第一屏左數第10片屏出口南數第4根管長管接頭彎頭處發生泄漏（圖1），管子外表面有較厚氧化皮，爆口處鼓包，開口40 mm×3 mm，自異種鋼接頭到出口分配集箱管子脹粗明顯，管子處于長期過熱狀態。

圖1 屏式過熱器管道泄漏

此外，發現其臨近的南數第3根、第5根因被吹損泄漏，南數第2根、南數第1根因被吹損減薄超標（圖2）。

圖2 原始泄漏區域周圍管排吹損

經檢查，屏過入口聯箱有異物堵塞，屏過管蒸汽流量不足，造成屏過長期過熱泄漏。對泄漏管對應管圈入口聯箱管段割除后，發現在入口聯箱節流孔處有一異物堵塞節流孔截面積的三分之二，如圖3所示。

為進一步確認異物狀況并取出異物，對該管排入口聯箱封頭進行割除，發現管排被異物堵塞（見圖4）。

圖3 異物堵塞管口情況

圖4 管排內存在異物

隨后對異物進行打撈，共發現兩塊異物。進一步宏觀檢查及光譜分析，判斷一異物為管道制做坡口過程中的金屬鐵屑，大小為40 mm×25 mm左右。另一異物為焊渣，大小為25 mm×10 mm左右。兩異物成分與屏過入口聯箱材質相同，判斷以上兩異物為基建安裝遺留物。因該異物堵塞使流量下降，造成該管子長期過熱泄漏。

2 原因分析

根據原始爆口（屏過南數第一屏左數第10片屏出口南數第4根管）的形貌、氧化皮厚度檢查結果、金相組織老化和入口聯箱處存在異物堵塞現象，判斷為異物的存在造成該管段管內介質流量不足，傳熱效果變差，使得管壁溫度較高，管子內外壁均形成較厚的氧化皮，氧化皮的形成進一步使得傳熱效果變差，形成惡性循環，使得管子長期處于超溫運行狀態，管壁強度不斷下降［3］，最終造成屏過南數第一屏左數第10片屏出口南數第4根管段長期超溫爆管事故。

屏過入口聯箱內部存在氧化皮脫落現象，分析認為聯箱存在選材裕度偏低的情況以及在長期高溫運行過程中，屏式過熱器母材為奧氏體不銹鋼在高溫蒸汽過程中不斷氧化從而形成氧化皮，這種氧化皮通常附著在管壁上，在運行中持續增厚但并不脫落，但在機組啟停或溫度急劇變化時就會引起管內氧化皮大面積脫落，脫落后的氧化皮掉入管子底部并逐漸聚集就會引起管子堵塞。鍋爐的啟停速度過快，過熱器存在熱應力也是造成氧化皮脫落的原因之一［4］。

3 處理措施

割除事故管排進行更換，并進行射線探傷，此外對屏過、高過、高再入口聯箱全部進行了內窺鏡檢查，確保無缺陷。

經過此次泄漏原因的分析，將異物檢查納入檢修計劃，針對屏過、高過、高再等入口聯箱全部進行內窺鏡檢查，確認是否有異物存在，及時清理，杜絕隱患發生。

結合機組檢修機會對高溫段受熱面如高過、高再、屏過、水冷壁出口管段等割除聯箱護罩進行相關蠕脹測量及外觀檢查等項目。

對于屏過入口聯箱氧化皮脫落問題，需結合機組檢修機會進行下彎頭部位的氧化皮堆積的檢測，此外，機組啟停嚴格按照規程規定進行。

針對產生氧化皮問題要嚴格控制受熱面蒸汽和金屬溫度，嚴禁鍋爐超溫運行，其次機組啟停階段控制受熱面金屬溫度平穩升高。

利用機組大小修機會對相同機組屏過、高過、高再入口聯箱、水冷壁入口聯箱等相關聯箱進行內窺鏡檢查，割開聯箱護罩對以上受熱面出口管段進行異物清理、管材金相以及取樣拉伸試驗。

對于新更換管段部位，先進行壓縮空氣清理，將內部微小的雜物去除，然后100%進行通球試驗，進一步確保每根管子清潔，最后將管口兩端進行水溶紙封住，防止二次污染。

更換后的新管焊口要進行100%射線探傷，發現焊縫內部存在氣孔、焊渣等問題，要重新割掉進行全氬弧焊接，其中對奧氏體不銹管管排進行焊接過程中要進行沖氬，完全后才能進行焊接。

4 結語

鍋爐屏式過熱器因異物堵塞導致管子通流面積減少，使蒸汽對管子的冷卻作用降低，導致泄漏，采取割除更換及系統清理，從根本上解決了二次泄漏的危險，杜絕了受熱面管材因異物堵塞造成的泄漏，并將異物檢查以及氧化皮測量等納入機組檢修反措計劃，在機組檢修期間采取措施進行排查。

［1］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.

［2］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.

［3］馬崇，陳韶瑜.超超臨界1000MW機組鍋爐屏式過熱器爆管原因分析［J］.熱力發電，2011，40（11）：91-93.

［4］李義成.超臨界鍋爐受熱面氧化皮的檢測分析與對策［J］.電力科學與工程，2011，27（2）：68-71.

Analysis and Treatment of Platen Superheater Leakage in 1 000 MW Units

SONG Kai，YUAN Wenfeng
（Zouxian Power Plant，Huadian Power International，Zoucheng 273522，China）

Based on the leakage of 1 000 MW unit boiler platen superheater in one power plant，causes of the leakage are analyzed in detail.By means of analyzing the original parent metal and internal endoscopic check，it is found out that the flow area is reduced by foreign body congestion.Relevant treatment measures are suggested against the causes，with an attempt to solve the long-standing problem of leakage which imperils safe operation of the unit.

1 000 MW unit；platen superheater；leak；measures

TK223.3+2

B

1007-9904（2015）04-0059-02

2015-01-26

宋凱（1988），男，從事鍋爐檢修技術管理方面的工作；

袁文鋒（1972），男，技師，從事火力發電廠設備檢修。