NG-S109FA-R余熱鍋爐泄漏原因分析及處理

關瑞中

（福建晉江天然氣發電有限公司，福建晉江362251）

NG-S109FA-R余熱鍋爐泄漏原因分析及處理

關瑞中

（福建晉江天然氣發電有限公司，福建晉江362251）

分析與S109FA單軸燃氣—蒸汽聯合循環發電機組配套的NG-S109FA-R余熱鍋爐泄漏類型，，制定適應調峰機組運行工況下的處理方案。

余熱鍋爐；泄漏；處理方案

0 概述

NG-S109FA-R型余熱鍋爐，是杭州鍋爐廠引進美國NOOTER/ERIKSEN公司全套燃氣輪機余熱鍋爐設計技術生產的燃氣電站配套余熱鍋爐，為三壓、再熱、臥式、無補然、自然循環燃機配套余熱鍋爐，與美國GE公司設計的PG9351FA型燃氣輪機相匹配，是S109FA燃氣—蒸汽聯合循環發電機組的主機之一，鍋爐布置見圖1。S109FA燃氣—蒸汽聯合循環發電機組設計為電網調峰機組，每天早啟晚停，啟動停機頻繁，余熱鍋爐熱力系統溫度變化較大，閥門開關動作頻繁；加之機組安裝地址與大海距離較近，空氣中夾雜著較多的鹽分，對一般的金屬材料易造成嚴重腐蝕。余熱鍋爐在實際運行過程中出現爐水泄漏問題，分析爐水泄漏原因及給出處理方案。

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泄漏原因分析

（1）管道腐蝕造成穿孔。這種現象主要發生在疏水管道和低壓系統中的小管徑管道上，造成泄漏的原因與管道材料、管道防腐、運行環境等因素有關，這部分管道的材料多為20#鍋爐鋼，其材料本身并不具備耐腐蝕功能，且電廠地處環境是靠近海邊，空氣中帶著較重鹽分，因管道表面未做特殊的防腐處理，故加重了金屬表面的腐蝕。鍋爐部件的油漆防腐工作是在制造廠內加工完成做噴砂除銹后再進行噴油漆工作的，而管道多數在現場安裝后進行油漆防腐處理，在現場無法達到制造廠內的除銹工藝要求，如不進行特殊處理或使用不銹鋼材料的管道，管道表面很容易出現銹蝕現象。

（2）支架膨脹受阻造成管道裂紋。這種現象多發生在爐外各蒸汽管道的疏水管道上，發電機組每天早起晚停，管道在發生冷熱交換的同時期相對位置在不斷的發生變化。疏水管道的支架采用的是固定式支架，在管道受熱膨脹時阻礙了管道的膨脹，使管道產生憋勁現象，日久則在輸水管與母管焊口處（薄弱部位）發生裂紋而出現泄漏現象。

（3）交變應力使受熱面產生裂紋。這種現象主要發生在爐內，發生在高壓過熱器2（材料為第一排T91和第二排T22的2種）和中壓蒸發器（材料為SA210-A-1）受熱面管與下集箱之間的焊縫邊緣處，高壓過熱器2裂紋泄漏位置見圖2，位置發生在管屏的左側（以順氣流方向分左右）。

圖1 鍋爐布置圖

圖2 高壓過熱器2裂紋泄漏

焊縫邊緣裂紋泄漏原因：①由于機組頻繁啟停，高過減溫水量波動大，在個別減溫水特別大的情況下減溫水的霧化效果比較差，也就是高壓過熱器2出口蒸汽經減溫后夾帶少量水分進入距減溫器較近的管屏，引起左側管屏高壓過熱器2鰭片管與其同排其余鰭片管膨脹不一致，使鍋爐受熱面在冷熱交替的過程中產生交變應力，長時間的冷熱交替造成在薄弱部位（高壓過熱器2）鰭片管與其下集箱下部焊縫處產生疲勞裂紋出現泄漏；②在管子與集箱的焊接過程中，由于局部不均勻的溫度場以及由它引起的局部塑形變形，引起個別焊件的內應力和焊接受熱過程會產生焊接應力。如果焊件在焊接過程中的熱應力、相變應力、加工應力等超過屈服極限時，當焊件冷卻后，仍留有未能消除的應力，即焊接殘余應力。焊接殘留應力的存在降低了管子的強度造成高壓過熱器2鰭片管與其下集箱焊縫處產生疲勞裂紋；③管子周圍構件（護板內襯、防振支架等）卡住，膨脹不暢造成鰭片管與下集箱的焊縫邊緣疲勞裂紋[1]。

（4）閥門關閉不嚴。這種現象主要出現在疏水和排污系統中，在閥門頻繁開關操作和開度較小的情況下，使閥門的閥芯和閥座因介質沖刷出現溝痕而使閥門關閉不嚴，造成鍋爐補水量的增加，影響機組的經濟運行。

2 處理方案

（1）針對腐蝕穿孔造成泄漏的管道的處理。這部分管道的材料多為20#鍋爐鋼，現場防腐很難達到防止表面腐蝕的作用，這種泄漏多次出現，具有一定的代表性。因此，在處理時將管道的材料更換為耐腐蝕的材料1Cr18Ni9Ti，這樣省去了管道表面油漆防腐的工序，保溫后也不需要經常拆保溫進行檢查。

（2）針對支架膨脹受阻造成管道裂紋的處理。將影響管道受熱膨脹的固定支架改用彈簧吊架代替，使受熱管道可以自由膨脹，消除因膨脹受阻產生的應力，使管道不至于因應力產生裂紋，發生泄漏事故。

（3）針對因交變應力使受熱面產生裂紋的處理。先要對周圍構件進行全面檢查，消除護板內襯、防振支架等的卡澀現象，然后針對受熱面管屏進行處理。高壓過熱器2管屏橫向分為3組（每組34根管，共102根鰭片管）、縱向兩排，裂紋主要發生在爐內高壓過熱器第2排鰭片管與其下集箱鏈接處的焊口部位，處理的方案是在此部位增加π彎（第2排120根鰭片管）以吸收管屏管子不同的膨脹，改造方案見圖3。

（4）內漏閥門的處理及防范措施。確定是否有閥門內漏參數為汽包水位下降速率（mm/ h），統計影響余熱鍋爐汽包水位下降閥門清單，由點檢人員、運行人員、檢修人員共同對統計清單內的閥門進行內漏檢測，對經三方檢測確認內漏的閥門進行處理：輕微內漏的由設備管理部門負責調整關閥行程（閘閥或截止閥）；較大內漏閥門經調整關閥行程無效的，由運行人員填寫缺陷單后交由維保單位進行處理（研磨或更換）。

閥門內漏的檢測。在停機狀態下，汽包水位下降速率超出標準值時，就要對系統進行全面的檢查，在排除外漏的情況下，重點對系統閥門進行內漏檢測，檢測方法有2種，一是聽聲，用聽針或電子聽診器通過閥體探聽在閥門關閉狀態下是否有水流通過（如有則會發出呲呲的聲音）；二是測量閥門前后管道溫度(在閥門關閉后4～6 h進行檢測)，設備管理部門負責測量位置的選定（閥后150 mm位置），同時采取措施具備檢測條件，閥門內漏判定標準見表1。

圖3 高壓過熱器2裂紋改造方案

表1 閥門內漏判定標準

要徹底解決閥門內漏問題，只靠現場整治遠遠不夠，要建立“防止汽水系統閥門內漏”長效機制，實行常態化管理，將“防止汽水系統閥門內漏”作為公司生產節能措施之一，實行標準化、規范化管理，建章立制，使這項工作常態化。一是編制《防止閥門內漏管理制度》：明確職責、設定標準，從閥門采購、入庫驗收、安裝調試、運行操作、定期維護、檢修工藝等各個環節來保證閥門不出現內漏現象。二是建立完善的考評體系并保持正常運轉。三是改變固有思維方式，要有閥門零泄漏是正常的，有泄漏（或滲漏）是不正常的意識，機組在運行過程中，一旦發現有閥門不嚴，贏立即采取調整行程等措施關閉嚴密，防止長期沖刷，微漏變小漏，小漏變大漏，要及時發現、及時處理，防止泄漏擴大造成更大的經濟損失。

3 結論

疏水管道材料即要滿足運行參數的要求，也要滿足環境的要求；由于調峰的機組要頻繁的進行啟停機操作，加重了受熱面管道金屬的疲勞程度，要設有足夠的膨脹空間來保證管道膨脹不受阻和吸收管屏管子不同的膨脹，防止出現裂紋而產生泄漏；閥門的內漏問題既要規范運行操作，平時又要加強管理，從閥門采購、入庫驗收、檢修工藝等各環節嚴格把好質量關，平時做好日常巡檢和定期檢查試驗工作，發現問題及時處理，避免事態擴大。通過各項處理方案和防范措施的落實，余熱鍋爐的泄漏問題得到了圓滿解決。

［1］丁霞.火力發電企業管理理念及案例分析[M].北京:中國電力出版社，2011.

〔編輯凌瑞〕

TM621.2

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.18