大型電站鍋爐內部檢驗主要缺陷研究

王健

（中國特種設備檢測研究院，北京 100029）

對大型電站中的鍋爐進行內部檢驗，是了解其存在缺陷與運行問題的有效方式之一。掌握鍋爐內部檢驗主要缺陷的具體情況，則是解決鍋爐缺陷問題，確保其實現長久、安全、穩定運行的關鍵所在。本文將為相關研究人員給予相應理論參考，并為解決大型電站鍋爐內部檢驗主要缺陷提供一定的實踐依據。

1 鍋爐給水管的缺陷

當前，許多超過300MW的大型電站鍋爐采用的是超臨界煤粉鍋爐，根據相關內部檢驗報告及參考文獻，可知在連接省煤器和鍋筒的汽水導管中，時常容易出現導管減薄的缺陷情況。例如，在某大型電站中，工作人員在對鍋爐進行內部檢驗時發現，在尚未進入鍋筒時，采取分散設計形式的汽包內導管，與其他正常導管相比，出現了明顯減薄的情況。特別是在管子彎頭與導管連接鍋筒給水套管的焊縫兩側位置處，其母材部位出現了明顯減薄情況。通過進一步分析研究，可知導致這一缺陷問題出現的原因與鍋爐給水管本身結構設計存在缺陷和水質等因素有關。例如，大型電站鍋爐中采用的給水管本身出口管徑過小，在無形中加快了流速，長此以往勢必會使得管道出現磨損而減薄的情況。如果水中含有過多雜質，其在慢慢腐蝕給水管內壁的過程中也會導致給水管出現減薄的情況。因此，針對在鍋爐內部檢驗中發現的給水管減薄缺陷，相關工作人員應當立即更換出口管徑過小的給水管，同時采用過濾裝置對水中雜質含量進行嚴格控制，以此有效解決該項缺陷問題。

2 汽包內部裝置缺陷

在對大型電站鍋爐進行內部檢驗時，鍋爐汽包內部裝置比較容易出現各種缺陷問題。常見的缺陷問題主要包括汽包內部汽水分離與給水裝置，或是蒸汽清洗裝置出現脫落、沖刷穿透等。例如，某大型電站在鍋爐內部檢驗過程中，有工作人員發現汽包內件中出現了明顯的位移情況，且部分裝置被損壞。而鍋爐內部檢驗的頻次直接影響鍋爐汽包內部裝置損壞程度。通常情況下，至少3年未進行內部檢修的鍋爐，與定期進行內部檢驗的鍋爐相比，其內部裝置更容易出現嚴重損壞的情況。如給水長期沖刷汽水分類擋板最終導致其被穿透，蒸汽空間內有給水直接進入，最終使得鍋爐汽水品質受到極大影響。如工作人員可以立足大型電站實際情況，選擇使用兩級擋板濾網式汽水分離器。此類分離裝置在罐體上設有汽水混合物進管、蒸汽出管和冷凝水排放管。并且有隔板豎向牢固固定在罐體內，使得罐體內空間可以在隔板的作用下，被分隔成一級、二級分離區域以及專門用于回收冷凝水的區域。其中檔案被固定在一級分離區域當中，專門用于阻擋汽水混合物通過，濾網層被固定設置在二級分離區中，且和氣流方向呈90°，罐體內壁和擋板以及隔板共同形成可供汽流流通的通道。根據相關數據顯示，此類汽水分離裝置，在溫度與壓強相同的情況下，至少可以去除99.5%的汽水混合物中的水分，將鍋爐汽包內部裝置出現脫落或是沖刷穿透等缺陷問題的可能性降至最低。

3 鍋爐的受熱面磨損

3．1 吹損缺陷

鍋爐受熱面磨損是大型電站在鍋爐內部檢驗中經常容易被發現的一種缺陷問題，其中尤以吹損缺陷最為常見。導致鍋爐受熱面出現吹損缺陷的原因，除了與吹灰器本身出現如旋轉異常、卡死等問題，或是因暖管時間過短、吹灰器閥門內部出現泄漏等因素影響而出現吹灰器帶水有關之外，如果大型電站鍋爐采用全伸縮式吹灰器，但伸出長度過長，且吹灰器長時間在高溫環境下運行，使吹灰槍撓度明顯超過規定值，此時，在內部檢驗中容易發現吹灰槍行程越長的區域，受熱面管的吹損程度也越嚴重。但如果吹灰器伸出長度過短，則容易使得墻式受熱面管出現嚴重吹損的情況。為此，相關工作人員首先可以通過根據實際情況，采用管壁噴涂或是加設防磨瓦的方式，對受熱面管的磨損進行嚴格控制，從而有效延長鍋爐受熱面管的使用壽命。其次，工作人員需要按照規定檢修周期及時對磨損嚴重的受熱面管進行換新。最后，工作人員可以根據相關規定要求，優化調整吹灰系統，將吹灰壓力適當調低，并且在進行鍋爐內部檢驗時，重點對防磨瓦失位等關鍵區域進行嚴格檢查，從而及時發現其中存在的缺陷問題并進行有效解決。

3．2 煙氣磨損

當大型電站中的鍋爐在長期運行中，尾部煙道煙氣溫度始終低于正常溫度值，則煙氣中的灰將會逐漸變硬，進而加劇磨損。除此之外，如果大型電站鍋爐長期受到煙氣反射或是轉彎等因素的影響，同樣會導致鍋爐受熱面管局部極易出現磨損缺陷。因此，本文認為在處理鍋爐受熱面管磨損缺陷時，工作人員需要將對應著煙氣溫度最低區域的鍋爐尾部受熱面，作為重點檢查對象并對煙氣走廊位置處的受熱面管進行重點檢查。如果煙氣磨損情況較輕微，則工作人員可以通過及時加裝防磨瓦的方式進行相應處理。但如果煙氣磨損情況較嚴重，則需要工作人員參考剩余壁厚進行及時換新。

4 承壓部件主要缺陷

4．1 材質缺陷

在大型電站鍋爐內部檢驗當中，承壓部件也是缺陷問題頻發的“重災區”。按照具體缺陷原因，可將鍋爐內部檢驗中承壓部件的缺陷細分成材質缺陷、焊縫缺陷等。其中，材質缺陷多是指鍋爐中的高溫承壓部件材質發生劣化情況。例如在部分大型電站中，鍋爐因受到燃料頻發出現波動情況的影響，使得容量較大且參數較高的鍋爐往往難以正常負荷運行。加之電站中相關工作人員本身缺乏先進的管理理念，管理技術水平相對較低，或是機組設備為首次運行的新設備，無任何實際運行經驗，則均有可能導致鍋爐中的高溫承壓部件出現材質劣化的情況。因此，電站工作人員一方面需要定期對鍋爐承壓部件進行嚴格檢驗和有效運維管理，及時排除其中潛藏的缺陷隱患與故障問題。另一方面，針對全新的機組設備，工作人員需要提前對其進行一段時間的試運行，待其順利通過試運行后再正式投入使用。

4．2 焊縫缺陷

在大型電站鍋爐的承壓部件以及部分老式鍋爐的過熱器、減溫器中，比較容易出現焊縫缺陷。例如，在某大型電站的鍋爐內部檢驗中，發現在承壓部件的焊接收弧位置處出現了許多表面氣孔，在對其進行打磨處理后，工作人員在其內部發現諸多焊接氣孔，這也表明，此時該鍋爐承壓部件出現穿透性缺陷。還有部分大型電站在鍋爐內部檢驗中，發現鍋筒和接縫相互對接的位置、給水管與下降管角焊縫等內部存在超標缺陷。如果工作人員無法及時發現此類焊縫缺陷并立即對其進行有效處理，則既有可能導致缺陷逐步擴大，最終直接影響整體鍋爐質量及其正常運行。而導致焊縫缺陷出現的主要原因，通常為工作人員在進行鍋爐承壓部件或是過熱器等制造與安裝時，未能嚴格按照相關技術規程要求進行規范操作，出現包括熱處理不當等在內的各種問題，在經過焊縫返修時則極易出現缺陷問題。因此，相關工作人員在制造安裝大型電站鍋爐承壓部件等之前，需要認真研讀相關資料信息，并嚴格按照國家規定標準要求進行規范操作。如果焊縫缺陷已經出現，則工作人員需要及時利用專業的檢測儀器設備對焊縫寬度、裂紋走向等進行統一明確，在此基礎上，對焊縫缺陷的危害程度進行精準判定，從而根據實際情況采取返修等處理措施。

5 鍋爐超溫爆管缺陷

在部分早期修建的大型電站中，采用的鍋爐設備年頭較長，且屬于典型的傳統機組設備如四角切圓燃燒鍋爐等。因受到殘余煙氣旋轉的影響，比較容易使得爐膛出口左側與右側之間的煙氣溫度與流量偏差值過大，一般在爐膛出口的右下方會出現煙氣流量最大值、產生煙氣溫度的最高值。如在王明庭（2017）對電站鍋爐的相關研究中，指出爐膛出口左側和右側之間的煙氣溫度差值最高可以達到接近250℃，兩側之間的流量比最大可以達到1:1.5。在集箱分配的影響下，并聯管屏蒸汽流量也比較容易出現較大偏差值。例如，在許多早期大型電站中所使用的集箱，為三通導氣管形式集箱，在三通區域渦流的作用下，該區域并聯管屏通常會出現較大流量偏差。當偏差值過大，將會導致鍋爐過熱器等設備管壁出現溫升過快過高的情況，最終導致出現超溫爆管問題。除此之外，如果鍋爐本身采用的管段材料缺乏較高硬度和強度，同樣也比較容易在高溫過熱器或再熱器的頂棚區域管段位置處出現爆管的情況。因此，相關工作人員一方面需要選擇具有較高強度等級的管材，并對受熱面管進行有效保溫。另一方面可以通過加裝節流裝置或是將旁路管引入流量區域，進而有效控制鍋爐蒸汽側流量偏差。對于四角切圓燃燒鍋爐，工作人員則可以選擇使用小切圓燃燒方式，配合使用上部風反切的方式，從而有效控制鍋爐煙氣側的流量與溫度偏差，盡可能避免超溫爆管缺陷問題的出現。

6 結語

大型電站中相關工作人員需要立足鍋爐的實際運行情況，并嚴格依照相關規定要求規范落實鍋爐內部檢驗工作。根據具體檢驗結果及時發現其中存在的缺陷問題，并有針對性地進行相應處理，以便可以切實保障大型電站鍋爐實現安全、長穩運行。