1 000 MW機(jī)組屏式過熱器泄漏原因分析及處理

宋凱，袁文鋒

（華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東鄒城273522）

1 000 MW機(jī)組屏式過熱器泄漏原因分析及處理

宋凱，袁文鋒

（華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東鄒城273522）

鄒縣發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組屏式過熱器發(fā)生泄漏現(xiàn)象，經(jīng)過對(duì)泄漏原管材進(jìn)行診斷分析，并用內(nèi)窺鏡對(duì)內(nèi)部進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)異物堵塞造成通流面積減少，針對(duì)泄漏原因采取處理措施，解決了長(zhǎng)期困擾機(jī)組安全運(yùn)行的過熱器泄漏問題。

1 000 MW機(jī)組；屏式過熱器；泄漏；處理措施

0 引言

鄒縣發(fā)電廠四期工程2×1 000 MW超超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組（DG3000／26.15-Ⅱ型），鍋爐為高效超超臨界參數(shù)變壓直流爐、一次再熱、平衡通風(fēng)、運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐鍋爐。輻射式屏式過熱器布置在爐膛上部區(qū)域，在爐深方向布置了2排，兩排管屏之間緊挨著布置，每一排管屏沿爐寬方向布置19片屏，共38片。屏式過熱器管屏的橫向節(jié)距S1＝1714.5 mm，縱向節(jié)距S2＝57 mm，每片屏由21根管繞成，爐內(nèi)受熱面管子外三圈采用HR3C材料，其余內(nèi)圈均采用SUPER304H材料，管屏入口段與出口段采用不同的管子壁厚，內(nèi)外圈管采用不同的管子規(guī)格。為減小流量偏差使同屏各管的壁溫比較接近，在屏過進(jìn)口集箱上管排的入口處設(shè)置了不同尺寸的節(jié)流圈，最外圈管（D48.6 mm×8.6 mm）節(jié)流孔直徑為21 mm，第二圈管（D45 mm×7.9 mm）不節(jié)流，其余內(nèi)圈管（D45 mm×7.9mm）節(jié)流孔直徑19.5 mm、14 mm、13.5 mm、13 mm、12.5 mm、12 mm、11.5 mm和11 mm等8種規(guī)格。這是國(guó)內(nèi)第一臺(tái)以“技貿(mào)協(xié)議”方式引進(jìn)建設(shè)的超超臨界百萬千瓦發(fā)電機(jī)組。

針對(duì)鍋爐受熱面發(fā)生的各種問題，國(guó)內(nèi)專家已做出了相應(yīng)的機(jī)理分析和防范措施，李豐泉等對(duì)電廠鍋爐受熱面容易出現(xiàn)的磨損問題進(jìn)行了機(jī)理和原因分析，并總結(jié)出了防范措施［1］。官民健等針對(duì)鍋爐受熱面的化學(xué)腐蝕問題進(jìn)行了機(jī)理分析，并總結(jié)出了腐蝕后的補(bǔ)救手段［2］。但是針對(duì)受熱面異物堵塞造成的局部過熱的處理措施，還是比較少的，通過機(jī)組屏式過熱器因異物堵塞導(dǎo)致泄漏的原因進(jìn)行分析并做相對(duì)應(yīng)的預(yù)防措施。

1 事件經(jīng)過

發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組在負(fù)荷710 MW時(shí)，運(yùn)行檢查鍋爐11層大包有大量蒸汽冒出，且有明顯異音，鍋爐降壓運(yùn)行。經(jīng)分析初步確定泄漏部位為屏過受熱面，為避免泄漏進(jìn)一步擴(kuò)大造成受熱面損傷擴(kuò)大，決定立即停爐消缺。待大包內(nèi)部溫度降至40℃左右，進(jìn)入大包內(nèi)部對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查大包內(nèi)屏過南數(shù)第一屏左數(shù)第10片屏出口南數(shù)第4根管長(zhǎng)管接頭彎頭處發(fā)生泄漏（圖1），管子外表面有較厚氧化皮，爆口處鼓包，開口40 mm×3 mm，自異種鋼接頭到出口分配集箱管子脹粗明顯，管子處于長(zhǎng)期過熱狀態(tài)。

圖1 屏式過熱器管道泄漏

此外，發(fā)現(xiàn)其臨近的南數(shù)第3根、第5根因被吹損泄漏，南數(shù)第2根、南數(shù)第1根因被吹損減薄超標(biāo)（圖2）。

圖2 原始泄漏區(qū)域周圍管排吹損

經(jīng)檢查，屏過入口聯(lián)箱有異物堵塞，屏過管蒸汽流量不足，造成屏過長(zhǎng)期過熱泄漏。對(duì)泄漏管對(duì)應(yīng)管圈入口聯(lián)箱管段割除后，發(fā)現(xiàn)在入口聯(lián)箱節(jié)流孔處有一異物堵塞節(jié)流孔截面積的三分之二，如圖3所示。

為進(jìn)一步確認(rèn)異物狀況并取出異物，對(duì)該管排入口聯(lián)箱封頭進(jìn)行割除，發(fā)現(xiàn)管排被異物堵塞（見圖4）。

圖3 異物堵塞管口情況

圖4 管排內(nèi)存在異物

隨后對(duì)異物進(jìn)行打撈，共發(fā)現(xiàn)兩塊異物。進(jìn)一步宏觀檢查及光譜分析，判斷一異物為管道制做坡口過程中的金屬鐵屑，大小為40 mm×25 mm左右。另一異物為焊渣，大小為25 mm×10 mm左右。兩異物成分與屏過入口聯(lián)箱材質(zhì)相同，判斷以上兩異物為基建安裝遺留物。因該異物堵塞使流量下降，造成該管子長(zhǎng)期過熱泄漏。

2 原因分析

根據(jù)原始爆口（屏過南數(shù)第一屏左數(shù)第10片屏出口南數(shù)第4根管）的形貌、氧化皮厚度檢查結(jié)果、金相組織老化和入口聯(lián)箱處存在異物堵塞現(xiàn)象，判斷為異物的存在造成該管段管內(nèi)介質(zhì)流量不足，傳熱效果變差，使得管壁溫度較高，管子內(nèi)外壁均形成較厚的氧化皮，氧化皮的形成進(jìn)一步使得傳熱效果變差，形成惡性循環(huán)，使得管子長(zhǎng)期處于超溫運(yùn)行狀態(tài)，管壁強(qiáng)度不斷下降［3］，最終造成屏過南數(shù)第一屏左數(shù)第10片屏出口南數(shù)第4根管段長(zhǎng)期超溫爆管事故。

屏過入口聯(lián)箱內(nèi)部存在氧化皮脫落現(xiàn)象，分析認(rèn)為聯(lián)箱存在選材裕度偏低的情況以及在長(zhǎng)期高溫運(yùn)行過程中，屏式過熱器母材為奧氏體不銹鋼在高溫蒸汽過程中不斷氧化從而形成氧化皮，這種氧化皮通常附著在管壁上，在運(yùn)行中持續(xù)增厚但并不脫落，但在機(jī)組啟停或溫度急劇變化時(shí)就會(huì)引起管內(nèi)氧化皮大面積脫落，脫落后的氧化皮掉入管子底部并逐漸聚集就會(huì)引起管子堵塞。鍋爐的啟停速度過快，過熱器存在熱應(yīng)力也是造成氧化皮脫落的原因之一［4］。

3 處理措施

割除事故管排進(jìn)行更換，并進(jìn)行射線探傷，此外對(duì)屏過、高過、高再入口聯(lián)箱全部進(jìn)行了內(nèi)窺鏡檢查，確保無缺陷。

經(jīng)過此次泄漏原因的分析，將異物檢查納入檢修計(jì)劃，針對(duì)屏過、高過、高再等入口聯(lián)箱全部進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查，確認(rèn)是否有異物存在，及時(shí)清理，杜絕隱患發(fā)生。

結(jié)合機(jī)組檢修機(jī)會(huì)對(duì)高溫段受熱面如高過、高再、屏過、水冷壁出口管段等割除聯(lián)箱護(hù)罩進(jìn)行相關(guān)蠕脹測(cè)量及外觀檢查等項(xiàng)目。

對(duì)于屏過入口聯(lián)箱氧化皮脫落問題，需結(jié)合機(jī)組檢修機(jī)會(huì)進(jìn)行下彎頭部位的氧化皮堆積的檢測(cè)，此外，機(jī)組啟停嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定進(jìn)行。

針對(duì)產(chǎn)生氧化皮問題要嚴(yán)格控制受熱面蒸汽和金屬溫度，嚴(yán)禁鍋爐超溫運(yùn)行，其次機(jī)組啟停階段控制受熱面金屬溫度平穩(wěn)升高。

利用機(jī)組大小修機(jī)會(huì)對(duì)相同機(jī)組屏過、高過、高再入口聯(lián)箱、水冷壁入口聯(lián)箱等相關(guān)聯(lián)箱進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查，割開聯(lián)箱護(hù)罩對(duì)以上受熱面出口管段進(jìn)行異物清理、管材金相以及取樣拉伸試驗(yàn)。

對(duì)于新更換管段部位，先進(jìn)行壓縮空氣清理，將內(nèi)部微小的雜物去除，然后100%進(jìn)行通球試驗(yàn)，進(jìn)一步確保每根管子清潔，最后將管口兩端進(jìn)行水溶紙封住，防止二次污染。

更換后的新管焊口要進(jìn)行100%射線探傷，發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部存在氣孔、焊渣等問題，要重新割掉進(jìn)行全氬弧焊接，其中對(duì)奧氏體不銹管管排進(jìn)行焊接過程中要進(jìn)行沖氬，完全后才能進(jìn)行焊接。

4 結(jié)語

鍋爐屏式過熱器因異物堵塞導(dǎo)致管子通流面積減少，使蒸汽對(duì)管子的冷卻作用降低，導(dǎo)致泄漏，采取割除更換及系統(tǒng)清理，從根本上解決了二次泄漏的危險(xiǎn)，杜絕了受熱面管材因異物堵塞造成的泄漏，并將異物檢查以及氧化皮測(cè)量等納入機(jī)組檢修反措計(jì)劃，在機(jī)組檢修期間采取措施進(jìn)行排查。

［1］李豐泉，周巖，劉鴻賓，等.電站鍋爐受熱面磨損分析及防范措施［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2008，26（1）：45-47.

［2］官民健，孫福君，劉常輝，等.鍋爐受熱面腐蝕分析［J］.電力安全技術(shù)，2008，10（9）：60-63.

［3］馬崇，陳韶瑜.超超臨界1000MW機(jī)組鍋爐屏式過熱器爆管原因分析［J］.熱力發(fā)電，2011，40（11）：91-93.

［4］李義成.超臨界鍋爐受熱面氧化皮的檢測(cè)分析與對(duì)策［J］.電力科學(xué)與工程，2011，27（2）：68-71.

Analysis and Treatment of Platen Superheater Leakage in 1 000 MW Units

SONG Kai，YUAN Wenfeng
（Zouxian Power Plant，Huadian Power International，Zoucheng 273522，China）

Based on the leakage of 1 000 MW unit boiler platen superheater in one power plant，causes of the leakage are analyzed in detail.By means of analyzing the original parent metal and internal endoscopic check，it is found out that the flow area is reduced by foreign body congestion.Relevant treatment measures are suggested against the causes，with an attempt to solve the long-standing problem of leakage which imperils safe operation of the unit.

1 000 MW unit；platen superheater；leak；measures

TK223.3+2

B

1007-9904（2015）04-0059-02

2015-01-26

宋凱（1988），男，從事鍋爐檢修技術(shù)管理方面的工作；

袁文鋒（1972），男，技師，從事火力發(fā)電廠設(shè)備檢修。