某1000MW機(jī)組鍋爐高溫再熱器泄漏的診斷分析

黨龍+瞿麗莉+趙廣勛

摘 要：某1000MW級(jí)火力發(fā)電廠高溫再熱器發(fā)生泄漏，通過現(xiàn)場外觀查看，歷史壁溫查看，異物排查，取樣檢驗(yàn)等形式，分析判斷此次泄漏原因?yàn)橛捎诒芄芏喂苋Υ嬖诋愇锘蜓趸ざ逊e，造成管圈蒸汽流量低，管子長時(shí)過熱爆管，針對(duì)原因給出了預(yù)防建議。

關(guān)鍵詞：1000MW機(jī)組；高溫再熱器；泄漏；診斷分析；建議

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.189

0 前言

四管泄漏事故是影響火電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行重要原因，國內(nèi)近20年4萬次鍋爐爐管破壞事故中，造成電廠事故停機(jī)的有86.7%[1]。對(duì)泄漏原因的分析診斷，并根據(jù)診斷結(jié)果采取有效整改措施，對(duì)于火電機(jī)組鍋爐的可靠性運(yùn)行有重要意義。對(duì)于四管泄漏案例的介紹，可以讓同行業(yè)借鑒，指導(dǎo)事故分析和生產(chǎn)運(yùn)行。文章以某電廠高溫再熱器泄漏為例，介紹了此類事件分析的思路，以期為同類型機(jī)組提供借鑒。

1 系統(tǒng)及事件簡介

某電廠機(jī)組容量為1000MW，鍋爐高效超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐。高溫再熱器共74屏，每屏16管圈，管屏呈U型，外3圈為HR3C材料，其余入口管段材質(zhì)為TP347HFG，出口段材質(zhì)為SUP304H。高再入口集箱除外1圈外均設(shè)置節(jié)流孔，節(jié)流孔共3種規(guī)格，由爐前向爐后直徑分別為32mm、27mm、32mm，外數(shù)第13根入口節(jié)流孔直徑為27mm。

事件發(fā)生前，機(jī)組負(fù)荷913MW，主汽壓力24.6MPa，給水流量2572t/h，參數(shù)無異常波動(dòng)，水平煙道區(qū)域四管泄漏檢測裝置報(bào)警。經(jīng)現(xiàn)場檢查確認(rèn)標(biāo)高60.5米水平煙道區(qū)域聲音異常，判斷高再受熱面泄漏。

2 現(xiàn)場檢查情況

停爐檢查發(fā)現(xiàn)高再左數(shù)第40屏外數(shù)第13根管圈（簡稱40-13，以下類同）在高再出口距頂棚約1.2m處（SUPER304H φ50.8×3.5）發(fā)生爆管，爆口長度約300mm（爆口形貌照片見圖1）。爆口處管段發(fā)生嚴(yán)重變形，爆口處管子壁厚減薄不明顯，爆口邊緣存在沿管子軸向的氧化皮開裂，爆口附近管徑脹粗。爆管附近處管徑53.1mm（原始外徑50.8mm），管徑脹粗量為4.52%。距離爆口1m處的管徑52mm，管徑脹粗量為2.4%（標(biāo)準(zhǔn)值小于4.5%），初步判斷爆管原因?yàn)殚L期超溫爆管。

3 壁溫情況

高再壁溫報(bào)警值為630℃，查閱1號(hào)爐高再第40屏壁溫?cái)?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)：高再壁溫分布曲線有較典型的規(guī)律性，以中間37屏為界限，兩端溫度低，中間溫度較高的M型曲線，第18屏及第57屏溫度達(dá)到峰值。第37屏至40屏壁溫較低。

查閱高再左數(shù)第40屏兩年時(shí)間內(nèi)壁溫曲線，壁溫測點(diǎn)測點(diǎn)均未超過620℃，第40屏壁溫曲線見圖2。

4 異物排查情況

（1）高再第40屏入口小集箱異物排查情況：自高再40-13和40-12入口管對(duì)入口聯(lián)箱進(jìn)行了內(nèi)窺鏡檢查，未發(fā)現(xiàn)異物。

（2）40-13爆口管檢查情況：將高再40-13爆口管整圈割下，檢查管內(nèi)及彎頭處，未發(fā)現(xiàn)異物。

（3）高再聯(lián)箱歷次異物檢查情況，均無發(fā)現(xiàn)。

5 取樣檢驗(yàn)情況

將高再40-13爆口部位管段及入口TP347HFG+SUPER304H焊口上下各500mm、大包內(nèi)T92管段；左數(shù)第40屏外數(shù)第12管圈出口管段相應(yīng)位置共8個(gè)樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：40-13管圈的爆管原因?yàn)殚L時(shí)過熱[2-4]。具體檢驗(yàn)情況如下：

（1）對(duì)泄漏管段進(jìn)行光譜分析，合金元素成分符合設(shè)計(jì)要求。

（2）高再40-13爐內(nèi)奧氏體不銹鋼管（包括爆口）金相組織發(fā)生老化，有σ相析出，爆口部位老化相對(duì)嚴(yán)重。

（3）高再40-13爆口上部管段抗拉強(qiáng)度明顯低于其它管段。

6 氧化皮檢測情況

對(duì)高再所有管屏前后彎頭進(jìn)行了氧化皮檢測，并對(duì)檢測值最大的4根管子割管驗(yàn)證，前彎頭氧化皮堆積重量18-10為31.15g、48-5為15.3g、10-10為21.23g、45-4為13.14g，管內(nèi)堆積量均未超過管徑的1/3，堆積量未超過標(biāo)準(zhǔn)要求。

為驗(yàn)證高再出口管蠕脹測量值，對(duì)蠕脹量較大的23-12（管子直徑51.2mm）、23-9（管子直徑51.2mm）管排彎頭進(jìn)行了割管檢查，管內(nèi)堆積量均未超過管徑的1/3。

高再氧化皮歷次檢測均未發(fā)現(xiàn)40-13管圈彎頭存在氧化皮堆積現(xiàn)象，該管圈未進(jìn)行過氧化皮清理工作。

7 其他方面情況

（1）高再管排出口蠕脹測量情況。對(duì)高再出口左數(shù)22至58管排全面外觀檢查并測量蠕脹，除40-13管圈爆口附近外，其余管子未發(fā)現(xiàn)明顯脹粗現(xiàn)象，均低于脹粗率4.5%的標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）泄漏管圈大包內(nèi)出口段蠕脹測量情況。對(duì)40-13管圈出口異種鋼接頭進(jìn)行檢查，SUPER304H側(cè)直徑為50.9mm（原始直徑尺寸為50.8mm），未發(fā)生明顯蠕脹現(xiàn)象。T92側(cè)管子直徑為51.9mm（原始直徑尺寸為50.8mm），存在明顯的蠕脹現(xiàn)象，管徑脹粗率為2.17%（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于1.2%）。

（3）近期鍋爐啟停情況[1]。鍋爐最近一次停爐悶爐時(shí)間符合要求。最近一次啟機(jī)時(shí)升溫速率符合廠家要求。

8 結(jié)論

綜合以上各項(xiàng)檢查、檢驗(yàn)結(jié)果，排除了管材質(zhì)量因素，泄漏原因確定為長時(shí)過熱爆管。

分析過熱爆管有兩種可能，分別為煙氣側(cè)溫度偏高或蒸汽側(cè)流量偏低導(dǎo)致，因脹粗及爆管僅發(fā)生在高再40-13管上，其它管未發(fā)現(xiàn)過熱及超溫現(xiàn)象，排除了煙溫高及設(shè)計(jì)因素造成的爆管，確定爆管是因蒸汽側(cè)流量低導(dǎo)致。

導(dǎo)致蒸汽側(cè)流量低的可能原因有：氧化皮堵塞或異物堵塞。

（1）異物堵塞：對(duì)高再40-13爆口管及入口聯(lián)箱用內(nèi)窺鏡進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)異物；爐內(nèi)管系在割管后檢查亦未發(fā)現(xiàn)異物，但因爆口較大，若管內(nèi)有異物不排除被蒸汽吹走的可能性。

（2）氧化皮堵塞：6個(gè)月前小修氧化皮檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)283只彎頭氧化皮堆積超標(biāo)，和爆口管（40-13）相鄰的40-12、40-10、40-16均存在氧化皮堆積超標(biāo)現(xiàn)象。發(fā)生爆管的40-13管圈在歷次氧化皮檢查中均未有氧化皮堆積現(xiàn)象的記錄，未進(jìn)行過割管清理氧化皮工作，分析該管圈在泄漏之前可能發(fā)生了氧化皮堆積，但未完全堵塞管圈，從而導(dǎo)致管系長時(shí)過熱。

綜上所述推斷分析認(rèn)為，本次爆管原因是由于40-13管圈存在異物或氧化皮堆積，造成管圈蒸汽流量低，管子長時(shí)過熱爆管。

建議：

（1）更換爐內(nèi)高溫再熱器40-13整個(gè)管圈，材質(zhì)全部使用SUPER304H材質(zhì)[5]，嚴(yán)格焊接工藝。

（2）提高氧化皮檢測頻次，每次停機(jī)，在時(shí)間允許的情況下，高再、高過均應(yīng)進(jìn)行全面的氧化皮檢測，發(fā)現(xiàn)氧化皮沉積量超標(biāo)，及時(shí)加以清除。

（3）機(jī)組檢修時(shí)，對(duì)高再、高過管分段進(jìn)行全面蠕脹測量，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)分析處理。

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作者簡介：黨龍（1976-），男，陜西澄城人，工程碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向：大型火電機(jī)組生產(chǎn)管理研究。endprint