從一起鍋爐膨脹停機事故談項目建設全過程管理的重要性

陳世然， 王元新

（中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176）

1 存在問題

該鍋爐是一個鋼鐵企業65 MW高爐煤氣發電工程的高溫超高壓鍋爐，燃料為高爐煤氣，于2017年9月26日正式投產，負荷50%～60%，平穩運行。10月8日3#高爐點火投產，鍋爐機組、汽輪發電機開始升負荷，10：45點升負荷到58 MW、90%；在下午4:00交接班例行巡查時發現，鍋爐尾部受熱面膨脹異常，受熱膨脹嚴重受阻，具體表現：

⑴在鍋爐尾部受熱面17.0 m標高位置——低溫省煤器與高溫省煤器、低溫再熱器之間的膨脹節，沒有出現應有的變形現象：受熱面整體向下膨脹、擠壓膨脹節變形收縮，膨脹節豎向方向尺寸變小。

⑵尾部受熱面呈現不正常的向外膨脹現象：吊掛裝置的吊桿出現上頂（松弛）現象，低溫再熱器、高溫省煤器的吊桿上頂。

⑶低溫再熱器出口集箱垂直向上膨脹50 mm。

⑷膨脹節左右兩側鋼板開裂。

⑸膨脹節上方的煙氣分配電動擋板門左右兩側鋼板開裂。

⑹低溫再熱器入口集箱安全閥的前、后恒力彈簧吊架，前者彈簧沒有發生移位變化，后者變化量過小。

⑺低溫再熱器入口集箱安全閥的排汽管道沒有發生位移變化。

220 t/h高溫超高壓鍋爐膨脹異常的實測值與設計值見表1。

發現該現象后，隨即降低負荷，負荷維持在40%～60%。

2 處理經過

經總包單位組織鍋爐廠、鍋爐安裝施工單位、筑爐施工單位、膨脹節生產廠、恒力彈簧吊架制造廠等各方技術人員，查看現場，分析原因，查證圖紙、設計，追溯施工細節，一致認為該現象的出現，是鍋爐尾部受熱面——低溫再熱器、高溫省煤器的膨脹受到嚴重的障礙，其主要原因是膨脹部件活動受阻。膨脹部件活動受限的最大可能原因是：膨脹節內耐火層澆注影響膨脹節工作。因此，應該立即停爐進一步檢查，查找、分析、核實原因，再對癥下藥整改；編制了應急預案，要求施工單位同步備料、機具、人員以確保盡快處理。

表1 220 t/h高溫超高壓鍋爐膨脹異常的實測值與設計值一覽表

隨即安排停機整改，各關聯單位的技術人員次日到場。進入鍋爐檢查發現，膨脹節段耐火層未設置伸縮縫，是一體結構；未按設計施工，造成結構上的缺陷，障礙膨脹。

3 原因分析

經全面檢查鍋爐尾部受熱面、煙道，查看膨脹節、筑爐耐火層、鍋爐剛性梁與懸掛受熱面的關系、低溫再熱器、高溫省煤器、水冷屏、與之連接安裝的管道等狀態，現象如下：

⑴膨脹節段耐火層，自上而下，與爐墻耐火層一體澆注而成，中間無隔斷、縫；

⑵膨脹節段耐火層，無變形、損壞現象；

⑶鍋爐溫度降到50℃時，鍋爐尾部的外在膨脹現象消失，各吊桿恢復原位；尾部受熱面、吊掛裝置正常，無異?，F象；尾部受熱面、吊掛裝置與剛性梁關系正確，無無關連接；低溫再熱器入口集箱的恒力彈簧吊架發生移位變化變化不明顯，其安全閥的排汽管道沒有發生位移變化；

⑷鑿開膨脹節段耐火層，發現：

①耐火層厚度200 mm，膨脹活動件無任何移動痕跡；

②活動件的臨時支撐固定鋼板，未拆除，仍固定在原處；

③織物膨脹節的膨脹縫、膨脹活動空間及移動件，均澆注在一體耐火層內；見圖1。

圖1 膨脹節被澆注

⑸煙氣分配電動擋板門除兩側端板開裂外，無其他異常現象。

⑹鍋爐其他部位、受熱面的膨脹正常，符合設計，無異?，F象。

經各方查看、論證、分析，一致認為，根本原因是膨脹節處的耐火層沒有正確施工，膨脹縫未按照要求設置，致使膨脹失效。

4 整改措施

經過結合現場實際情況，查證圖紙，結合膨脹節功能，作用范圍和要求，以及滿足鍋爐尾部受熱面的膨脹需要，采取以下措施以快速地解決問題：

⑴按照設計要求，重新設置膨脹縫，保證膨脹節的功能正常發揮：

①鑿除膨脹縫處上下280 mm范圍的耐火層，下方直到膨脹節剛性支撐梁板；切斷耐火層的鋼筋網，形成上、下斷開的2個部分；拆除原臨時支撐件。

②280 mm 長（垂直方向）、厚度 200 mm“L”形區域填塞復合硅酸鋁氈/板，最終厚度壓縮為80 mm，不超過90 mm，不少于50 mm；形成無障礙的、自由膨脹活動的空間。

③以細的不銹鋼鋼絲網或鋼筋網護好負荷硅酸鋁氈/板，防止吹走。

④在此膨脹空間段（280 mm）外側，澆注一層160 mm厚度耐火層。

原耐火層斷開成為上、下兩段，200 mm的空間填棉氈形成膨脹活動空間；原耐火層外緊貼做一層耐火層，下部與原耐火層下段澆注成一體，整體形成一個“│”嵌入“L”形，與膨脹活動的套筒保持一致，確保膨脹暢通無阻。見圖2。

設以階躍信號作為輸入信號，幅值為r，假設系統的誤差不是很大，則根據泰勒級數的展開式有eau-1≈au，根據中值定理，圖1系統輸出Ψ為

圖2 改造后的膨脹節

⑵自然風干養護30 h。

⑶烘爐24 h。按照烘爐曲線進行。

⑷整體提升低溫再熱器、蒸發器、低溫省煤器吊位，即擰緊吊桿頂部螺母。

⑸試驗、調整恒力彈簧吊架。

通過拉力試驗確認彈簧是否符合要求；將閥前的彈簧更換為彈性系數較小的彈簧。

⑹調整低溫再熱器進口集箱的安全排汽管道的固定方式。

安全閥排汽管道φ426×10計22 m，沿高度方向布置4個環形抱箍，改環形抱箍，增加與排汽管道的間隙，避免阻礙管道隨受熱面膨脹而活動。

5 實施效果

10月11日晚上9:00停爐，10月14日凌晨2：30完成所有的整改措施，10月15日8:00點火，晚上10:00并網發電；低負荷40%運行到10月16日8:00，開始升負荷，到下午4:00負荷至56 MW；觀察膨脹平衡、到位、正常，符合設計要求；經后續幾天的密切觀察，一切正常，未發現異常現象。這表明，問題得到了根本性的解決，原因查證正確、處理措施得當。

6 總結

該問題的出現，根本原因是尾部受熱面的膨脹節耐火層澆注錯誤，消除了膨脹節的功能，是一起比較嚴重的質量事故。

該事件發生后，EPC總承包方積極處理，充分發揮了EPC總承包單位的優勢，積極地履行EPC總承包工作而承擔的全過程工程咨詢職責和功能：

⑴反應迅速，立刻應對生產要求：給業主方定心丸，確保設備、系統安全；基本沒影響生產；

⑵落實現場情況，給予業主非?？尚诺脑蚍治龊蛻鳖A案；

⑶在等待高爐休風過程中，積極組織關聯單位人員到場，一起分析原因、提出解決措施；消除可能的原因，先行驗證可能的原因；同時按照預備整改方案，立刻準備好材料、機具、作業人員，待條件具備即刻展開整改作業；

⑷停爐后，同步觀察現象；待條件成熟，即進入爐內檢查，拆除隱蔽，進一步核實原因；

⑸依據情況和因素，很快確定了問題的根本原因和解決方案，隨即展開作業；

從發現問題到停爐，77 h；停爐、找原因、定方案、整改，到重新并網發電，97 h。

⑹原因分析、問題的解決方案、整改，恢復生產，安排緊湊、行動有效；將損失降到最小。

一個較大項目的實施，涉及設備生產商多，專業化程度高；構成的各種設備和系統復雜、繁多，性能、技術、節能、環保、安全、成本、質量、進度等要求比較高，確實需要一個專業領域夠寬、業務范圍夠廣、總體整合能力夠強的單位，實施全方位的管理，充分保障項目的順利而高效地投產，節約項目投資。建設方則省錢省心省力，項目盡快投產見效，這是EPC項目承包模式和全過程工程咨詢管理的優勢，也是國家推廣全過程工程咨詢管理這一新型工程建設組織模式的目的。