某300MW機組鍋爐水冷壁爆管的診斷分析研究

黨龍+瞿麗莉+趙廣勛

摘 要：某電廠水冷壁管道發生爆管事件，采用宏觀檢驗、通球檢查，金相分析及歷史檢修情況檢查對比等方式進行分析研究。結果表明，短時過熱是水冷壁管泄漏的直接原因，泄漏水冷壁管內存在氧化鐵異物堵塞，造成管內介質流量不足，導致鍋爐高溫區的管段壁溫超限而出現漲粗、鼓包，當管壁厚度不能承受工作壓力時發生泄漏，針對原因給出了整改建議。

關鍵詞：300MW機組；水冷壁；爆管；診斷分析；建議

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.166

0 前言

四管泄漏事故是影響火電機組安全經濟可靠運行重要原因，國內近20年4萬次鍋爐爐管破壞事故中，造成電廠事故停機的有80%，這其中光水冷壁管事故就占了40%。水冷壁管道泄漏原因很多[1]，有內外溫差大造成的熱應力斷裂泄漏[2]，有管內異物堵塞長期或短期過熱爆管泄漏[3]，有外力導致水冷壁損傷形成的泄漏[4]，也有水冷壁管內垢下腐蝕和管外高溫腐蝕造成管道減薄引起的泄漏[5]。對泄漏原因的分析診斷，并根據診斷結果采取有效整改措施，對于火電機組鍋爐的可靠性運行有重要意義。對于四管泄漏案例的介紹，可以讓同行業借鑒，指導事故分析和生產運行。文章以某電廠水冷壁泄漏為例，介紹了此類事件分析的思路，以期為同類型機組提供借鑒。

1 系統及事件簡介

某電廠機組容量為300MW，鍋爐為亞臨界中間一次再熱控制循環汽包鍋爐，采用單爐膛、平衡通風、固態排渣、四角切圓燃燒方式，設計燃煤為高揮發分煙煤。配置有三臺雙進雙出鋼球磨煤機直吹式系統，制粉系統為正壓一次風直吹式制粉系統，燃燒系統配有切向燃燒的擺動式煤粉燃燒器。

事件發生前，機組負荷290MW，給水流量、主蒸汽流量、爐膛負壓和主汽壓等參數均正常，運行人員巡檢發現鍋爐34.5米層#3角區域有異音，經檢查確認水冷壁泄漏，機組被迫停機。

2 宏觀分析

檢查泄漏位置在爐內標高約34.5m的#2角燃燒器燃盡風下部，爐外側由后向前數第8根水冷壁管子上有三處裂紋狀泄漏點，該部位水冷壁管規格為Φ45×5.4mm內螺紋管，材質為20g。

檢查泄漏點的三處裂紋形貌相同，裂紋間距離約120mm均布，裂紋沿管子縱向發展，張口寬約1mm、長度約11mm，裂紋處管子明顯有鼓包（見圖1），清理裂紋上、下部管壁，發現有較多縱向氧化皮開裂裂紋。將#3角爐后向爐前數第7、8、9、10根水冷壁管段割下，割管長度0.9m，并將泄漏處管段沿鰭片方向剖開，發現泄漏部位內螺紋管的內螺紋線清晰、無明顯的腐蝕現象（見圖2），初步排除了氫腐蝕造成的泄漏。

3 通球檢查

解體下水包節流孔板，節流孔板安裝及內徑（11.8mm）符合要求，沒有發現異物；隨即使用壓縮空氣吹掃泄漏管子與相鄰管子對比，發現泄漏管子氣流相對較小，判斷內部存在異物堵塞；對泄漏的管子分別從上下部吹掃，吹出許多氧化鐵，相鄰管吹掃未發現氧化鐵等異物；對泄漏管進行通球（管子內徑為37.6mm），球未通過，初步判斷堵塞部位在主燃燒器區上部彎管部位。

經反復通球和壓縮空氣吹掃，泄漏管子通球暢通，對吹掃的氧化鐵收集，總質量約130g，最大異物尺寸24mm×28mm。

4 其他檢查與分析

經對檢修情況了解，檢修時對該區域的18根管子進行更換，所有管道均采用機械切割，泄漏水冷壁管是新更換管子焊口下部的舊管，該管鰭片進行了切割與重新焊接。檢修后啟機到出現泄漏間隔一周時間，時間較短。

第7根管子金相組織正常、第8根管子靠近噴燃器上部部位金相組織正常，第8根管子爆口部位金相組織已經發生變化，符合短時高溫過熱特征。

5 原因分析

機組檢修后運行時間較短就發生水冷壁泄漏，漏點形態判斷分析是由于短時高溫過熱造成，經排查泄漏水冷壁管內存在氧化鐵異物堵塞，造成管內介質流量不足，導致鍋爐高溫區的管段壁溫超限而出現漲粗、鼓包，當管壁厚度不能承受工作壓力時發生泄漏。因泄漏口是裂紋狀，管子內壓力仍能保持較高水平，從而造成其它鼓包處泄漏，最終形成三個裂紋狀泄漏口。

經詢問、調查、分析判斷管內異物應是在水冷壁施工過程進入管子內部的。

6 建議

（1）查找和取出泄漏管內部異物，確認所有受損水冷管，更換泄漏水冷壁管段，嚴格焊接工藝，加強現場質量檢驗監督。

（2）全面排查水冷壁類似部位及其他受熱面。對檢修施工范圍內的其它受熱面管全部進行宏觀檢查，發現異常的管段（氧化皮開裂、顏色異常、吹損減薄等），進行處理。

（3）加強檢修工程管理工作，特別對現場監護工作、風險分析及防范措施、質量監督驗收等工作高度重視。

參考文獻：

[1]田學軍.鍋爐水冷壁爆管事故的分析[J].鍋爐技術，2015，46（02）：44-46.

[2]張志超.600MW超臨界鍋爐螺旋管水冷壁爆管原因分析[J].東北電力技術，2010（02）：44-45，48.

[3]殷尊.超超臨界1000MW機組鍋爐水冷壁爆管原因分析[J].熱力發電，2013，42（07）：92-96.

[4]翁金鈺.600MW超臨界機組水冷壁爆管原因分析及預防[J].華電技術，2012，34（02）：13-15，21.

[5]彭國達.鍋爐水冷壁爆管分析[J].理化分析-物理分冊，2003，39（11）：584-586，589.

作者簡介：黨龍（1966-），男，陜西蒲城人，工學學士，高級工程師，主要研究方向：大型火電機組熱工控制系統及生產管理。endprint