電站鍋爐受熱面泄漏原因分析及預(yù)防措施

董瑞信，吳超鋒，李華，劉洪強(qiáng)

(1.山東泓奧電力科技有限公司，濟(jì)南 250101； 2.華電滕州新源熱電有限公司，山東 滕州 277500)

0 引言

目前一些電站鍋爐由于吹灰方式不科學(xué)、吹灰汽源參數(shù)不合理及吹灰器管理監(jiān)測手段不足，造成鍋爐受熱面過度吹損、泄漏及吹灰器故障，導(dǎo)致非正常停機(jī)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文對某些吹灰器故障及鍋爐受熱面吹損案例進(jìn)行分析，旨在引起電廠技術(shù)人員對吹損泄漏問題嚴(yán)重性的關(guān)注。

1 鍋爐受熱面泄漏原因分析

1.1 案例1

1.1.1 異常發(fā)生前機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)

異常發(fā)生前機(jī)組負(fù)荷為199 MW，鍋爐運(yùn)行主要參數(shù)為：主蒸汽溫度，540.5 ℃；主蒸汽壓力，13.03 MPa；汽包水位，-26.05 mm；主蒸汽流量，614.83 t/h；給水流量，607.54 t/h；汽包壓力，14.01 MPa；鍋爐氧量，3.98%。鍋爐水冷壁泄漏前、后各主要運(yùn)行參數(shù)無明顯變化。

1.1.2 異常處理過程及設(shè)備損壞程度

(1)異常處理過程。06-11 T 14：25，向省電力調(diào)度中心申請停運(yùn)#3機(jī)組，消除鍋爐水冷壁泄漏；18：06，省電力調(diào)度中心批復(fù)，同意#3機(jī)組停運(yùn)；21：34：48，#3機(jī)組與系統(tǒng)解列。06-12 T 15：00，鍋爐全面放水。06-13 T 08：00，爐膛出口溫度150 ℃，爐底溫度40 ℃，具備搭設(shè)腳手架的條件。06-14 T 01：00，爐內(nèi)腳手架搭設(shè)完畢；09：00，對漏點(diǎn)進(jìn)行檢查，確定處理方案；11：00，檢修人員到位，開始割管子；16：00，管子全部割完；20：00，管子打完坡口，開始焊接。06-15 T 07：00，管子焊接完畢。

(2)設(shè)備損壞程度。#3鍋爐水冷壁漏點(diǎn)位于前墻水冷壁上，標(biāo)高30 m，#9吹灰器左側(cè)第5、第6根管子上共有4個漏點(diǎn)，其中第5根管子上有2個孔徑約2 mm的小孔，第6根管子上有1個直徑約2 mm的小孔和1個長6 mm、寬2 mm的小孔(如圖1所示)。

圖1 吹損泄漏圖

#9吹灰器從左數(shù)第1～第13根管子都有不同程度的磨損，磨損長度在120 mm以內(nèi)，將受損管子磨損中心連成一條線后，該線通過吹灰器孔。

1.1.3 原因分析和防范措施

(1)原因分析。從水冷壁管子磨損情況來看，磨損原因是吹灰器吹灰后沒有退到位，吹灰器鵝頸閥沒有自動關(guān)閉，吹灰槍停留在某一位置，長時間吹掃該位置，蒸汽攜帶的飛灰對管子造成沖刷，導(dǎo)致管壁減薄，管壁減薄到一定程度后承受不了爐水壓力，造成泄漏。

近年來，西醫(yī)在治療冠心病心絞痛方面的藥物主要有調(diào)脂治療（他汀類）、抗血小板（阿斯匹林）、抗凝（肝素）、抗心肌缺血（β受體阻滯劑、硝酸酯類等），也就是三抗及調(diào)脂治療方案，大多冠心病心絞痛患者通過采用上述藥物治療，其冠心病的發(fā)展得到逆轉(zhuǎn)。而經(jīng)臨床實(shí)踐得知，在西藥基礎(chǔ)上，加用重要施治，能大幅增加治療效果。但傳統(tǒng)重要以單純活血化瘀藥物最為多見，此類藥物長時間使用，會耗傷正氣，因而治療效果不佳。現(xiàn)代中醫(yī)指出，冠心病心絞痛多由氣滯血瘀而造成心氣不足及心陽不振，使得寒凝并氣滯，長期不通便引起疼痛，對此，需采取通補(bǔ)兼顧方法來治療。本文在采用單硝酸異酯脂片治療基礎(chǔ)上，給予麝香保心丸治療治療。獲得較好治療效果。

(2)臨時防范措施。

1)對該吹灰器進(jìn)行解體檢修，消除缺陷。

2)鍋爐吹灰時，加強(qiáng)對吹灰器的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3)制訂吹灰器吹灰巡檢制度，檢查主要內(nèi)容包括：吹灰前檢查吹灰器鵝頸閥是否泄漏；吹灰過程中，檢查吹灰器是否動作正常；吹灰完畢后，檢查吹灰槍是否退回原位置，若吹灰槍卡住，必須及時將吹灰槍手動搖出，通知維護(hù)檢修人員；吹灰槍退回后，檢查鵝頸閥是否關(guān)閉；吹灰完畢后，檢查吹灰器鵝頸閥是否有泄漏噪聲。

1.2 案例2

2007-07-10 T 12：30，某電廠#1鍋爐東側(cè)水冷壁管泄漏，進(jìn)入爐膛檢查發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)標(biāo)高25.7 m，第81、第82根管子漏點(diǎn)為橢圓形，長約120 mm，寬約40 mm；破口形狀也為橢圓形，長約14 mm，寬約4 mm，破口處的壁厚為1.5 mm，2個破口在同一標(biāo)高。

漏點(diǎn)周圍的管子也受到不同程度的吹損，吹損部位基本在同一標(biāo)高，靠近吹灰器管子的受損形狀為橢圓形，遠(yuǎn)離吹灰器管子的受損形狀逐漸變長、變窄。

1.2.1 原因分析

從管子受損情況來看，管子是受到吹灰器的吹損造成的。吹灰器的吹灰槍進(jìn)入爐膛且到位后，吹灰器閥門打開，對水冷壁進(jìn)行吹灰，吹灰完畢后吹灰槍沒有退回，吹灰器的閥門不能關(guān)閉，吹灰槍停留在某一位置，對水冷壁進(jìn)行長時間的吹掃，造成管壁減薄，進(jìn)而爆管。

從受損管子的數(shù)量(受到吹損的管子共有24根，最遠(yuǎn)的管子距吹灰器2 050 mm)及吹損長度(最長約200 mm)看，吹灰槍噴嘴噴出的蒸汽流速較高，吹灰器的閥門處于全啟狀態(tài)，說明吹灰槍沒有回退；吹灰槍在爐膛內(nèi)停留較長時間而沒有燒損，說明吹灰器的鵝頸閥沒有關(guān)閉。鍋爐班檢查吹灰器時發(fā)現(xiàn)吹灰器驅(qū)動銷脫落，吹灰槍沒有回退，鵝頸閥沒有關(guān)閉。

從發(fā)現(xiàn)水冷壁管泄漏到機(jī)組負(fù)荷減為0，共經(jīng)歷了36.5 h。在這期間，爐水以高速蒸汽流的形式從破口噴出，攜帶爐灰沖刷第82、第83根管子，管子上留下幾道“深溝”，在“深溝”的中央有一個直徑1 mm的小孔。

查#1機(jī)組分散控制系統(tǒng)(DCS)，在06-21 T 10：06—06-23 T 16：34這段時間內(nèi)，#1鍋爐右側(cè)吹灰器過載。

1.2.2 故障處理

更換第72～第84根管子，更換前對新舊管子進(jìn)行光譜分析，確認(rèn)是同種材料的管子。要求采用全氬弧焊接，焊后進(jìn)行X射線探傷，探傷合格后恢復(fù)水冷壁鰭片、保溫。

對吹灰器進(jìn)行全面檢查，檢查控制系統(tǒng)及傳動部分是否良好，解體吹灰器鵝頸閥，消除缺陷。

1.3 其他案例

2009-01-13，某發(fā)電公司#2鍋爐吹灰器鵝頸閥泄漏，導(dǎo)致省煤器懸吊管因吹損而減薄、泄漏。2010-12-25，某發(fā)電公司#4鍋爐因LA7，LA5吹灰器過度吹掃造成水冷壁爆管泄漏，濺出的汽水沖刷又導(dǎo)致周圍管子減薄、泄漏。

以上案例只統(tǒng)計了鍋爐受熱面泄漏導(dǎo)致的停機(jī)停爐事件，未完全統(tǒng)計停機(jī)停爐防磨防爆檢查時發(fā)現(xiàn)的鍋爐受熱面損傷。事實(shí)上，每次停爐進(jìn)行防磨防爆檢查時總能發(fā)現(xiàn)有吹損的管子。由于吹灰器數(shù)量較大，在檢測手段不完善的情況下，單純依靠運(yùn)行人員巡檢無法快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)吹灰器缺陷；同時，吹灰器使用頻率較高，巡檢人員工作強(qiáng)度大，很難在現(xiàn)場做出直觀、準(zhǔn)確的判斷。因此，必須從根本上采取措施，預(yù)防鍋爐受熱面吹損泄漏。

2 預(yù)防措施

2.1 改造汽源并加裝吹灰器故障在線監(jiān)測裝置

改造吹灰汽源并在吹灰器鵝頸閥后加裝溫度測點(diǎn)，建立吹灰蒸汽溫度信號傳輸通道，開發(fā)出吹灰器汽源在線檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對每臺吹灰器進(jìn)汽狀態(tài)的在線監(jiān)視，并將檢測判斷結(jié)果在鍋爐DCS畫面上顯示。該監(jiān)測裝置能夠減少鍋爐受熱面吹損及爆管，提高機(jī)組運(yùn)行安全性；能夠延長受熱面及吹灰器壽命，節(jié)約吹灰汽源，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；能夠減少吹灰器閥門磨損、泄漏，減輕維護(hù)人員勞動強(qiáng)度；能夠?qū)崿F(xiàn)吹灰器內(nèi)漏和卡澀的在線監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)無人巡檢，保證機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性，提高吹灰器運(yùn)行管理水平。

2.2 加裝鍋爐吹灰優(yōu)化監(jiān)測裝置

根據(jù)機(jī)組鍋爐的運(yùn)行狀況，以能量守恒定律、傳熱學(xué)和工程熱力學(xué)原理為基礎(chǔ)，建立鍋爐整體及局部軟測量模型以及統(tǒng)計回歸、模糊邏輯數(shù)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等分析運(yùn)算體系，利用數(shù)據(jù)庫中工質(zhì)側(cè)參數(shù)、省煤器后煙氣側(cè)參數(shù)和空氣預(yù)熱器進(jìn)出口溫度煙差或進(jìn)出口壓差，按照飛灰可燃物及排煙氧量軟測量模型，首先進(jìn)行鍋爐各項(xiàng)熱損失和熱效率的計算，繼而從省煤器出口開始，逆煙氣的流程逐段計算各受熱面的污染率，建立起對流受熱面污染模型、爐膛污染模型和空氣預(yù)熱器污染數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對鍋爐“四管”及空氣預(yù)熱器平均污染程度的實(shí)時監(jiān)測，并綜合考慮吹灰對效率、蒸汽損失、金屬管壁壽命等的影響，兼顧吹灰操作的方便、可行性，提出機(jī)組整體吹灰優(yōu)化策略，指導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)行吹灰操作。系統(tǒng)同時計算并顯示爐膛出口及各個受熱面的進(jìn)、出口煙氣平均溫度，實(shí)現(xiàn)對各受熱面進(jìn)、出口煙氣溫度的在線監(jiān)測。

該監(jiān)測裝置能夠根據(jù)電廠運(yùn)行工況確定優(yōu)化空間，通過吹灰優(yōu)化策略有效調(diào)整再熱蒸汽溫度，避免不合理吹灰?guī)淼墓鼙谀p，減少吹損泄漏，減少吹灰頻次和蒸汽消耗量；能夠設(shè)置多種入爐煤質(zhì)參數(shù)，確保計算結(jié)果的準(zhǔn)確性；能夠改善空氣預(yù)熱器換熱條件，提高入爐風(fēng)溫，降低排煙溫度，提高鍋爐效率，實(shí)現(xiàn)動態(tài)智能吹灰優(yōu)化，從而降低電廠運(yùn)行成本。

3 結(jié)束語

吹灰器故障在線監(jiān)測裝置已在華電滕州發(fā)電有限公司#3，#4機(jī)組鍋爐成功投運(yùn)，可監(jiān)測吹灰器泄漏等故障，使故障及時得到處理，避免了因吹灰器故障而導(dǎo)致鍋爐受熱面泄漏，大大減少了維修和巡檢費(fèi)用。鍋爐吹灰優(yōu)化監(jiān)測裝置目前已在華電萊州發(fā)電有限公司#1，#2 機(jī)組1 000 MW鍋爐，同煤大唐塔山發(fā)電有限公司#1，#2機(jī)組600 MW鍋爐，四川廣安發(fā)電有限公司#31機(jī)組300 MW鍋爐等30余臺機(jī)組鍋爐上應(yīng)用。從總體應(yīng)用效果看，能有效減輕鍋爐受熱面的吹損，改善主蒸汽和再熱蒸汽溫度，減輕空氣預(yù)熱器灰堵，提高入爐風(fēng)溫；可使吹灰器投運(yùn)次數(shù)減少20%～60%，降低鍋爐排煙溫度2～6 ℃。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃莉莉,李建河.300 MW燃煤鍋爐蒸汽吹灰器汽源改造[J].電力科學(xué)與工程，2011，27(6)：67-70.

[2]朱予東，閆維平，高正陽，等.600 MW機(jī)組鍋爐對流受熱面污染狀況實(shí)驗(yàn)與吹灰優(yōu)化[J].動力工程，2005，25(2)：196-200.

[3]董瑞信，卓德勇，吳超鋒，等.鍋爐吹灰器故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)[J].華電技術(shù)，2013，35(9)：19-21.

[4]孔凡平，陳寶洋,王興合,等.鍋爐蒸汽吹灰器使用中的問題[J].發(fā)電設(shè)備,2002,16(6):24-27，30.

[5]陳光輝,鄧均慈.沙角A電廠670 t/h鍋爐蒸汽吹灰汽源存在的問題及改進(jìn)[J].廣東電力,2003,16(3):85-87.