超臨界鍋爐受熱面爆管搶修工期優(yōu)化

于沛東，關(guān)鑫源，丁建兵

（寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750400）

鍋爐四管爆管泄漏事故是影響發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行的主要隱患之一。據(jù)統(tǒng)計,鍋爐非計劃停運約占全部停運事件的60%，而鍋爐四管泄漏又占鍋爐事故的60%，其中水冷壁泄漏約占33%，過熱器泄漏約占30%，省煤器泄漏約占20%，再熱器泄漏約占17%。四管泄漏后需申請網(wǎng)調(diào)停爐搶修，因此提高檢修質(zhì)量和縮短檢修工期對全廠經(jīng)濟有重要影響。寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司2×660 MW-HG-2210/25.4-YM16型鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司自主開發(fā)制造的燃煤超臨界660 MW鍋爐，為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行，采用不帶再循環(huán)泵的大氣擴容式啟動系統(tǒng)的直流鍋爐，π型布置，單爐膛，尾部雙煙道，全鋼架，懸吊結(jié)構(gòu)。其1號機組于2011年3月28日投產(chǎn),截至2012年10月1日停機檢修，機組累計運行約10 700 h。2012年9月21日23點1號鍋爐屏式過熱器發(fā)生泄漏，10月1日機組滑停搶修。

1 超臨界鍋爐受熱面搶修存在的問題

隨著國內(nèi)超臨界機組投產(chǎn)數(shù)量的增多,受熱面爆管搶修存在的問題也呈上升趨勢。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：超臨界鍋爐由于停爐冷卻速率控制不當(dāng)引起高溫受熱面產(chǎn)生氧化皮，和搶修工序安排不合理以致檢修工期長是當(dāng)前面臨的兩個主要問題。圖1為鍋爐受熱面搶修流程圖。

1.1 高溫受熱面產(chǎn)生氧化皮

鍋爐受熱面爆管停爐后，為了使爐內(nèi)溫度達到《電業(yè)安全工作規(guī)程》規(guī)定的60℃以下往往采取兩種辦法：一是采取自然通風(fēng)的方式，該方法需要120～140 h才能達到規(guī)定的溫度；二是采用鍋爐換水和啟動風(fēng)機強制通風(fēng)冷卻的方法實現(xiàn)，該方法降溫速率快，一般只需80～100 h就可進行檢修作業(yè)。

為了使檢修工作盡早投入，往往采取強制冷卻的方法。但是超臨界鍋爐由于降溫速率過快，高溫受熱面容易產(chǎn)生氧化皮，在機組下次啟動后常常會引起氧化皮脫落堵塞、剛啟機就發(fā)生爆管停機的情況。此類現(xiàn)象在國內(nèi)超臨界鍋爐中屢見不鮮，嚴重影響機組的安全穩(wěn)定運行。

1.2 搶修安排不合理

圖1 受熱面搶修流程圖

停爐檢修包括檢修前的準備、檢修、修后準備啟爐三個階段，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)延誤都會延長檢修工期。特別是對于一些新建機組，由于檢修經(jīng)驗不足，檢修人員和相關(guān)器具準備不充分，不能達到人盡其責(zé)，物盡其用。檢修過程中，各檢修成員分工不明確，配合不當(dāng)，不能達到人員的合理優(yōu)化分配，勞動效率低，檢修進度緩慢。檢修結(jié)束后，恢復(fù)措施不到位，延長鍋爐啟動時間。

2 受熱面搶修實例分析

以寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司1號機組1號鍋爐屏式過熱器泄漏檢修為例，詳細說明檢修過程。

2.1 屏式過熱器泄漏介紹

2012年9月2 1日23點，1號機組1號鍋爐前墻55 m處四管泄漏測點報警，顯示泄漏概率為100%，到就地打開距測點最近的爐火觀察孔，能清楚地聽到呲汽聲。因補水率未發(fā)生可計量的變化，爐內(nèi)的蒸汽溫度和壓力也未發(fā)生變化，故初步判斷為：測點附近的水冷壁垂直段或屏式過熱器管泄漏，漏點為沙眼或裂紋，不是爆口。因擔(dān)心就此停爐后，漏點難以查找，又適逢機組負荷較重，故該公司決定監(jiān)督運行，待10月1日調(diào)停時處理。10月1日19點，1號爐調(diào)停，10月4日9時入爐檢查，確認是屏式過熱器管彎頭內(nèi)弧面裂紋導(dǎo)致泄漏，具體泄漏點見表1。

2.2 超臨界鍋爐停爐冷卻方式選擇

據(jù)國內(nèi)外資料顯示：蒸汽溫度在538℃以下，鍋爐一般不發(fā)生氧化皮剝落的問題，而蒸汽溫度在566℃以上時不銹鋼管就會發(fā)生氧化皮剝落事故。特別是超臨界鍋爐不可避免會產(chǎn)生氧化皮脫落堵塞管道，且溫度越高，高溫氧化越嚴重，這是超臨界鍋爐目前普遍存在的問題。對于不銹鋼管和其產(chǎn)生的氧化皮來說，由于熱膨脹系數(shù)的差異，當(dāng)氧化膜的厚度增加后，在溫度發(fā)生變化時，氧化皮即很容易從金屬本體剝離，無法避免。尤其是溫度發(fā)生反復(fù)或劇烈的變化時，如鍋爐啟停和停爐時快速冷卻，都會加速氧化皮的剝落。因此超臨界鍋爐停爐冷卻搶修時應(yīng)選擇合理的冷卻方式，嚴格控制受熱面溫降率，防止產(chǎn)生氧化皮剝落。

表1 屏式過熱器泄漏點統(tǒng)計（第4排第1屏）

2.2.1 自然冷卻

機組停運后，不采用任何手段，讓鍋爐、汽機自然降溫降壓的冷卻方式，稱為自然冷卻方式。對超臨界660 MW直流鍋爐自然冷卻通常按以下步驟進行。

a）鍋爐熄火6 h后，打開風(fēng)煙系統(tǒng)所有相關(guān)擋板、風(fēng)機動葉，使鍋爐自然通風(fēng)冷卻，水冷壁降溫速度不超過0.25℃/min。

b）鍋爐熄火18 h后，啟動引、送風(fēng)機維持30%最大連續(xù)出力風(fēng)量對鍋爐強制通風(fēng)冷卻。

c）利用過熱器疏水閥控制降壓速度，不超過1.5 MPa/h。

d）當(dāng)鍋爐停用時間60 h～2周時，過熱器系統(tǒng)在主汽壓力低于0.06 MPa后進行充氮并密封保養(yǎng)，充氮壓力0.03～0.06 MPa。再熱器在停爐后低旁關(guān)閉，開啟再熱系統(tǒng)疏水門抽真空，在真空破壞前關(guān)閉疏水門，再熱器干態(tài)保養(yǎng)。

2.2.2 強制冷卻

鍋爐強制冷卻主要通過鍋爐換水和啟動風(fēng)機強制通風(fēng)冷卻的方法實現(xiàn)。當(dāng)鍋爐受熱面有搶修工作或其他原因需停爐時，可采用將鍋爐快速冷卻降壓的方法。超臨界660 MW直流鍋爐強制冷卻通常按以下幾點進行。

a） 鍋爐熄火4 h后打開風(fēng)煙系統(tǒng)有關(guān)擋板，自然通風(fēng)?？刂扑浔诮禍厮俣炔灰顺^0.5℃/min，利用過熱器疏水閥控制降壓速度，不超過2 MPa/h。

b）熄火8 h后啟動引、送風(fēng)機保持30%最大連續(xù)出力風(fēng)量強制通風(fēng)，維持金屬溫降不高于3℃/min。

c）當(dāng)鍋爐停用時間在60 h～2周時，過熱器和再熱器保養(yǎng)同自然冷卻。

2.3 檢修時間及步驟安排

2.3.1 檢修前準備

a）事故報警后，申請網(wǎng)調(diào)停機搶修，在機組減負荷前受熱面進行一次徹底的吹灰，可防止積灰的儲熱影響降溫速度。

b）制定合理的鍋爐快速冷卻方式。該公司通過多次總結(jié)，采用自然通風(fēng)和強制通風(fēng)相結(jié)合的方式進行冷卻。具體方案如下：在停爐后保持自然通風(fēng)冷卻64 h，然后按30%最大連續(xù)出力通風(fēng)量啟動送風(fēng)機和引風(fēng)機進行強制通風(fēng)冷卻，約10 h后爐內(nèi)溫度即可達到檢修作業(yè)條件，在此期間可根據(jù)爐內(nèi)溫度高低適當(dāng)調(diào)節(jié)引風(fēng)機擋板開度。為了保持較好的作業(yè)環(huán)境，兩臺送風(fēng)機仍保持30%最大連續(xù)出力通風(fēng)量，開啟一臺引風(fēng)機保持8%最大連續(xù)出力開度持續(xù)冷卻。

c）在停爐48 h后，爐膛下部溫度就可達到工作要求，組織檢修人員搭設(shè)檢修隔離平臺，組裝檢修吊籠，協(xié)調(diào)安監(jiān)部驗收。對于水冷壁爆管，由于爐膛下部冷卻速度快且不存在氧化皮產(chǎn)生這一問題，所以此時即可開工作業(yè)；對于超臨界鍋爐過熱器和再熱器而言必須注意溫降率，防止管內(nèi)氧化皮產(chǎn)生和剝落，72 h后一般可做短時間的檢查爆管位置，制定檢修方案，準備檢修所用材料。80 h后過熱器、再熱器和省煤器處即可搭設(shè)檢修腳手架，準備爐內(nèi)檢修所需工器具。

2.3.2 檢修過程及驗收

a）檢修腳手架及平臺搭設(shè)完畢后，即可開工檢修。受熱面爆管后，通常都是對其換管處理，在切割完需換管子后，準確測量換管尺寸，需要進行彎管及熱處理的提前送外委加工。換管完成后進行熱處理消除焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，根據(jù)鋼號、熱處理溫度和熱處理厚度計算相應(yīng)的保溫時間。此次搶修將屏式過熱器第4排第1屏第6、7、8個彎管前彎吹損、開裂、吹漏的3個彎頭予以更換，并對SA-213T91材質(zhì)的焊口進行了相應(yīng)的熱處理。

b）熱處理及保溫完成后對產(chǎn)生的6道新焊口進行100%的射線探傷，合格后交付使用。對探傷不合格需要焊接返修的缺陷應(yīng)當(dāng)分析產(chǎn)生原因，提出改進措施，按照評定合格的焊接工藝，編制焊接返修工藝。焊縫同一部位返修次數(shù)不宜超過兩次。返修焊縫性能和質(zhì)量要求應(yīng)與原焊縫相同。

c）換管驗收合格后，協(xié)調(diào)運行人員進行水壓試驗，由檢修人員對換管焊縫及其他部位檢查是否存在滲漏現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)滲漏部位后立即泄壓處理，處理合格后重新試驗。

d）水壓試驗合格后，拆除檢修腳手架，清理爐內(nèi)遺留雜物，恢復(fù)所有人孔門、看火孔，申請網(wǎng)調(diào)準備鍋爐點火、汽輪機沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機并網(wǎng)。

3 結(jié)論

a）制定合理的鍋爐冷卻方式。對超臨界鍋爐建議先自然通風(fēng)再強制通風(fēng)，以防止高溫受熱面氧化皮產(chǎn)生。

b）安排有序的檢修方案。檢修人員應(yīng)做好修前準備，檢修過程不窩工，檢修完成不返工，以最短時間保質(zhì)保量完成檢修任務(wù)。

c）對于660 MW機組，檢修任務(wù)提前一天，以日均80%負荷計算可多發(fā)電量1 267.2 kW·h，上網(wǎng)電價以0.29元/（kW·h）計，共計367.488萬元，經(jīng)濟效益明顯。