超臨界大型鍋爐的事故及預(yù)防

錢永貴

(淮滬煤電有限公司田集發(fā)電廠，安徽 淮南 232098)

1 鍋爐設(shè)備概況

田集發(fā)電廠一期工程2臺(tái)600MW超臨界鍋爐是上海鍋爐廠有限公司制造的超臨界參數(shù)、變壓運(yùn)行直流鍋爐。該鍋爐型號(hào)為SG1913/25.4-M967，為一次中間再熱、單爐膛、四角切圓燃燒方式，平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)的Π型燃煤鍋爐，于2007年年底實(shí)現(xiàn)雙投。

爐膛下部水冷壁采用螺旋管圈，通過中間聯(lián)箱過渡，上部水冷壁采用垂直管圈。從爐膛上部至水平煙道依次布置分隔屏、后屏、末再、末過受熱面，尾部煙道布置低再、省煤器受熱面。

2 做好預(yù)防性檢修，強(qiáng)化設(shè)備整治質(zhì)量

超臨界鍋爐的四管泄漏，是鍋爐發(fā)生非停的主要因素。田集電廠檢修專業(yè)與運(yùn)行專業(yè)技術(shù)人員一起，認(rèn)真仔細(xì)地分析鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)的鍋爐爆管的原因，并采取相應(yīng)的措施，杜絕或盡量減少類似問題的再次發(fā)生。

2.1 制定防止氧化皮脫落爆管的措施

2008年8月，田集電廠1號(hào)爐連續(xù)發(fā)生3次過熱器爆管事故，鍋爐專業(yè)技術(shù)人員通過對(duì)爐管爆口的檢查，割管的金相組織分析，受熱面U型彎處的拍片檢查以及對(duì)鍋爐投運(yùn)以來運(yùn)行狀況的評(píng)估后，確認(rèn)為氧化皮脫落致受熱面超溫爆管。由于對(duì)超臨界鍋爐高溫氧化皮脫落的危害認(rèn)識(shí)不足，該廠專門搜集了相關(guān)單位的氧化皮脫落爆管資料，并組織專業(yè)人員進(jìn)行學(xué)習(xí)，同時(shí)，到多個(gè)同類型鍋爐電廠進(jìn)行調(diào)研，學(xué)習(xí)氧化皮脫落爆管的防治經(jīng)驗(yàn)。并結(jié)合電廠的實(shí)際情況，在廠領(lǐng)導(dǎo)的主持下，制定具體的治理氧化皮的運(yùn)行與檢修措施，取得了較好的效果，大大減少了高溫受熱面爆管的頻次。

2.2 成立防爆防磨小組，責(zé)任到人

田集電廠燃用的淮南煙煤灰分較大，入廠煤收到基灰分年平均在35 %左右。由于機(jī)組長周期運(yùn)行以及部分時(shí)段的超負(fù)荷運(yùn)行，部分受熱面磨損較嚴(yán)重，2010年尾部煙道曾發(fā)生3次泄漏。根據(jù)部分受熱面的磨損情況，鍋爐專業(yè)技術(shù)人員經(jīng)過認(rèn)真分析，成立了防爆防磨小組，重點(diǎn)檢查尾部煙道飛灰磨損、吹灰器吹蝕磨損、冷灰斗斜面爐渣沖刷磨損、噴燃器出口煤粒磨損、管屏與定位管的機(jī)械碰磨5個(gè)方面。由于鍋爐受熱面多，范圍大，因此受熱面檢查是個(gè)復(fù)雜細(xì)致的工作。鍋爐停爐之前，該廠確定好重點(diǎn)檢查的范圍，然后組織3批人員進(jìn)行檢查，分別為防爆防磨外包隊(duì)伍，主機(jī)維護(hù)隊(duì)伍、鍋爐專業(yè)及點(diǎn)檢(包括運(yùn)行)隊(duì)伍。3批人員要把每一個(gè)點(diǎn)都檢查一遍，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)填寫整改缺陷單，再由檢修隊(duì)伍進(jìn)行處理，處理后再由鍋爐專業(yè)及點(diǎn)檢隊(duì)伍進(jìn)行驗(yàn)收。經(jīng)過這3道工序，層層把關(guān)，保證每次檢修中都將可能引起受熱面泄漏的缺陷消滅在事故前。同時(shí)，保持鍋爐不超負(fù)荷運(yùn)行，以減少尾部受熱面的磨損量。

2.3 低溫再熱器管排連結(jié)塊設(shè)計(jì)缺陷處理

為了運(yùn)輸、安裝方便，上海鍋爐廠在低溫再熱器管排之間設(shè)計(jì)了連結(jié)塊，這樣就增加了整個(gè)管屏的剛性，使受熱面在膨脹時(shí)相互約束。同時(shí)由于管排存在著振動(dòng)，使管排連結(jié)塊焊縫處的應(yīng)力相應(yīng)增大，另一方面連結(jié)塊焊接工藝也存在一定的缺陷，爐管與連結(jié)塊角焊縫處沒有滿焊，并且焊縫未能與管子很好地熔合，使角焊縫兩端容易產(chǎn)生裂紋。該廠由低溫再熱器連結(jié)塊缺陷導(dǎo)致的鍋爐泄漏達(dá)到6次。鍋爐專業(yè)技術(shù)人員通過認(rèn)真分析，精心策劃、可行性論證后，利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)，割除了110排低溫再熱器的所有連接塊，并對(duì)已割除的連結(jié)塊進(jìn)行打磨，然后著色檢查裂紋并進(jìn)行處理。雖然此項(xiàng)工作量特別大，但在電廠技術(shù)人員的精心組織下，得到了很好的完成，基本解決了低溫再熱器連結(jié)塊缺陷導(dǎo)致泄漏的問題。

2.4 定期召開四管泄漏會(huì)議

田集電廠定期召開四管泄漏會(huì)議，主要由生技部、運(yùn)行部專業(yè)技術(shù)人員參加。會(huì)議的主要內(nèi)容是統(tǒng)一思想、提高認(rèn)識(shí)，分析每次泄漏的原因以及受熱面磨損的原因，并制定相應(yīng)的對(duì)策，布置檢修的重點(diǎn)與要點(diǎn)。運(yùn)行部主要進(jìn)行優(yōu)化燃燒調(diào)整的匯報(bào)，并強(qiáng)化超溫考核，盡量減少超溫的發(fā)生。同時(shí)，搜集兄弟單位的四管泄漏信息，為檢修、運(yùn)行人員提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

3 不斷進(jìn)行技改，消除設(shè)備缺陷

3.1 改造分離器啟動(dòng)疏水閥，減少鍋爐MFT

田集電廠投產(chǎn)初期，鍋爐多次因分離器水位高而發(fā)生MFT事件。主要原因?yàn)?，分離器啟動(dòng)疏水閥HWL1A，HWL2A(調(diào)閥)由于受汽水兩相流的沖擊，閥芯組件經(jīng)常出現(xiàn)卡澀、卡死，調(diào)節(jié)籠套脫落等現(xiàn)象。

該廠對(duì)鍋爐啟動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥的閥芯組件進(jìn)行更換，采用COPES廠家的改進(jìn)型產(chǎn)品。該閥體的結(jié)構(gòu)尺寸及執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)，將籠套式閥芯組件改造成迷宮式閥芯組件，改變和平衡了開啟瞬間的進(jìn)出口壓差，減少汽水兩相流對(duì)整個(gè)閥芯組件的沖擊，同時(shí)閥桿與閥芯迷宮套固定方式為整體式，抗沖擊強(qiáng)度也得到了加強(qiáng)。另一方面對(duì)啟動(dòng)疏水閥HWL1A，HWL2A的控制方式也進(jìn)行了修改：原調(diào)閥HWL1A，HWL2A在機(jī)組正常運(yùn)行中投手動(dòng)，其前隔離門HWL1，HWL2依靠手動(dòng)開啟?，F(xiàn)機(jī)組正常運(yùn)行中將調(diào)閥HWL1A，HWL2A投自動(dòng)，其前電動(dòng)隔離門HWL1，HWL2根據(jù)分離器水位聯(lián)鎖打開(分離器水位大于4 m)。改造及控制方式改變后，無論是機(jī)組啟、停還是機(jī)組事故狀態(tài)下的分離器水位控制，都未再發(fā)生MFT。

3.2 改造等離子電源，停止燃油泵運(yùn)行

在基建之初，為了節(jié)約投資，田集電廠2臺(tái)鍋爐只設(shè)置1套等離子電源，系2臺(tái)鍋爐共用，可以在2臺(tái)鍋爐之間手動(dòng)進(jìn)行相互切換，但因切換時(shí)間較長，無及時(shí)性，給事故情況下的鍋爐安全運(yùn)行帶來了不可控性。該廠鍋爐運(yùn)行專業(yè)與熱控專業(yè)人員一起進(jìn)行詳細(xì)的可行性論證，精心攻關(guān)，終于從邏輯控制上實(shí)現(xiàn)了等離子電源在2臺(tái)鍋爐之間的無擾切換，保證了鍋爐等離子穩(wěn)燃的可靠性。

3.3 改造空預(yù)器連軸器，避免單風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行

田集電廠2臺(tái)鍋爐空預(yù)器液偶結(jié)合面在迎峰度夏期間都會(huì)出現(xiàn)不同程度地滲油、甩油現(xiàn)象。每年都需要停止空預(yù)器運(yùn)行2次左右，進(jìn)行液偶補(bǔ)油工作。這項(xiàng)工作一般要停一側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行，既影響機(jī)組的發(fā)電量，同時(shí)也對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行帶來一定的威脅。2011年小修中，對(duì)4臺(tái)空預(yù)器液偶聯(lián)軸器進(jìn)行了永磁改造，效果良好，到目前為止，未發(fā)生空預(yù)器異常事件，減少了機(jī)組單風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)，也減少了無謂的電量損失。

4 完善熱工邏輯保護(hù)，提高輔機(jī)運(yùn)行的可靠性

4.1 減少6kV輔機(jī)誤動(dòng)跳閘，完善RB動(dòng)作過程中的汽溫控制

2010-07-13，2號(hào)爐A一次風(fēng)機(jī)出口擋板開信號(hào)消失，同時(shí)發(fā)出關(guān)信號(hào)，造成一次風(fēng)機(jī) A跳閘，RB觸發(fā)。2010-07-13，2號(hào)爐B送風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承溫度2接線松動(dòng)，接線并沒有完全斷開，處于虛接階段，電機(jī)軸承溫度8 s間內(nèi)由正常值73 ℃迅速上升至跳閘值95 ℃，造成B送風(fēng)機(jī)跳閘，RB觸發(fā)。

(1) 現(xiàn)場存在的單一進(jìn)(出)口擋板風(fēng)機(jī)與水泵，其關(guān)閉信號(hào)單一。為杜絕該種執(zhí)行器關(guān)閉信號(hào)的誤發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場閥門(擋板)開關(guān)行程時(shí)間，由邏輯判斷開信號(hào)消失10s內(nèi)收到關(guān)到位信號(hào)，即判斷為誤發(fā)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，不連跳輔機(jī)，由運(yùn)行人員聯(lián)系熱控確認(rèn)處理復(fù)位。

此外，A/B送風(fēng)機(jī)跳閘邏輯中出口擋板關(guān)閉信號(hào)均取自2塊擋板中的一塊；A/B引風(fēng)機(jī)跳閘邏輯中的進(jìn)口或出口擋板關(guān)閉信號(hào)也均取自2塊擋板中的一塊。事實(shí)上，2塊擋板關(guān)閉任意一塊對(duì)送、引風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的影響都是有限的，但卻增加了風(fēng)機(jī)跳閘的可能性?，F(xiàn)將邏輯判斷中進(jìn)口或出口擋板關(guān)閉信號(hào)修改為，2塊擋板關(guān)閉信號(hào)同時(shí)滿足后觸發(fā)跳閘指令。

(2) 為提高輔機(jī)單一溫度保護(hù)的正確性，將溫度測量值在邏輯中加入速率判斷，即超過2 ℃/s則判斷為測量信號(hào)故障，只發(fā)報(bào)警信號(hào)不跳閘。

4.2 修改空預(yù)器跳閘聯(lián)鎖保護(hù)邏輯，提高一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性。

2010-01-08，2號(hào)爐B空預(yù)器扇形板下行控制接觸器粘死，造成空預(yù)器跳閘，RB動(dòng)作?？疹A(yù)器扇形板故障處理正常后，一次風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)，無法正常啟動(dòng)。

現(xiàn)將空預(yù)器跳閘聯(lián)鎖保護(hù)修改以下2點(diǎn)。

(1) 空預(yù)器跳閘聯(lián)鎖同側(cè)引送風(fēng)機(jī)跳閘，同側(cè)一次風(fēng)機(jī)不連跳，動(dòng)葉強(qiáng)關(guān)至10 %，空預(yù)器一次風(fēng)進(jìn)出口擋板關(guān)閉，一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量至冷風(fēng)母管。降低了一次風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)對(duì)一次風(fēng)壓的影響，加快了系統(tǒng)的快速恢復(fù)。

(2) 改造空預(yù)器扇形板控制箱，將原單控制接觸器改為雙上雙下接觸器，減少因單一接觸器異常引發(fā)的故障。

4.3 改造火檢冷卻風(fēng)機(jī)保護(hù)，減少鍋爐MFT誤動(dòng)的可能性

2011年曾發(fā)生鍋爐火檢風(fēng)機(jī)保護(hù)誤動(dòng)致MFT事件。以前火檢風(fēng)機(jī)失去保護(hù)為2臺(tái)火檢風(fēng)機(jī)全?；蚧饳z風(fēng)機(jī)母管壓力低Ⅰ、低Ⅱ、低Ⅲ“三取三”同時(shí)動(dòng)作。現(xiàn)將2臺(tái)火檢風(fēng)機(jī)全停邏輯去掉，并增加2塊低Ⅲ開關(guān)，采取“三取二”判斷，觸發(fā)MFT。保護(hù)改造后，誤動(dòng)的動(dòng)作率將會(huì)大大降低。

5 結(jié)束語

田集電廠經(jīng)過這幾年對(duì)鍋爐設(shè)備的大力整治，提前布控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組缺陷、精準(zhǔn)分析原因，并采取強(qiáng)有力的措施，大大提升了電廠鍋爐安全運(yùn)營管理水平，使電廠的非停機(jī)率大大降低，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

1 姚文達(dá).鍋爐燃燒設(shè)備[M].北京：中國電力出版社，2000.

2 朱全利.鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2011.