電廠熱力設(shè)備金屬防護及監(jiān)督的實際應(yīng)用

劉　晨

（臨沂市工程咨詢院,山東 臨沂 276000）

電廠熱力設(shè)備金屬防護及監(jiān)督的實際應(yīng)用

劉晨

（臨沂市工程咨詢院,山東 臨沂 276000）

煤氣發(fā)電綜合利用發(fā)電廠是黑色冶金企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的有效利用途徑。由于受冶金生產(chǎn)煤氣量的影響，發(fā)電機組的發(fā)電負荷變化較大。其相關(guān)熱力設(shè)備尤其是高溫高壓設(shè)備受熱面或承壓部分因長期受熱負荷變化等的沖擊會產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力交變，引起微觀組織老化和力學(xué)性能劣化，其綜合表現(xiàn)為金屬損傷，通常會有蠕變損傷、疲勞損傷等。因此而造成的金屬缺陷，最終導(dǎo)致設(shè)備異常甚至設(shè)備事故。我們在煤氣發(fā)電機組運行中建立有效的金屬防護及監(jiān)督運行模式，做到有效的監(jiān)測熱力設(shè)備及其金屬部件的狀態(tài)及性質(zhì)，保持對機組各熱力設(shè)備的壽命掌控，對易損部件進行重點防護并及時修理更換，可以將該類因素導(dǎo)致的設(shè)備事故抑制在萌芽狀態(tài)。

煤氣發(fā)電;熱力設(shè)備;金屬防護;金屬監(jiān)督

1　背景

某鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)自備煤氣發(fā)電廠共有8臺50MW煤氣發(fā)電機組，其中鍋爐為NG-220/9.8-Q6型燃氣鍋爐，汽輪機為6臺N50-8.83高溫高壓凝汽式汽輪發(fā)電機組，2臺C50-8.83/0.981高溫高壓一級調(diào)整抽汽式汽輪發(fā)電機組，在運行中均保持額定主蒸汽參數(shù)運行。

在鋼鐵生產(chǎn)大環(huán)境下運行的煤氣發(fā)電機組，其接受煤氣量受煉鐵、煉鋼、軋鋼生產(chǎn)影響波動較大，且波動頻率較高，運行中各機組發(fā)電負荷變化較快。自機組建成投產(chǎn)以來，各機組熱力設(shè)備均在較大的熱力交變工況下運行，設(shè)備不可避免的出現(xiàn)了一定問題。

2　設(shè)備運行中遇到的疑難問題

（1）某機組操作人員首先發(fā)現(xiàn)自動主汽門處有明顯漏汽，機組破壞真空緊急停機。經(jīng)冷卻后拆檢自動主汽門發(fā)現(xiàn)部分法蘭連接螺栓斷裂。

（2）某機組大修過程中經(jīng)對主汽門螺栓、調(diào)門螺栓、汽缸高中壓螺栓進行測量硬度值，發(fā)現(xiàn)部分主汽門螺栓，調(diào)節(jié)汽門螺栓，導(dǎo)管螺栓條，汽缸螺栓硬度超標(biāo)。

（3）汽輪機、鍋爐主蒸汽管道與其旁路管道的焊接處多次出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致主蒸汽出現(xiàn)泄漏，被迫緊急停機，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)秩序。

（4）某機組大修過程中，將汽輪機開缸檢修后發(fā)現(xiàn)汽輪機噴嘴組出現(xiàn)部分導(dǎo)葉斷裂脫落，并且集中于進汽量較大的1、2#噴嘴組。

（5）煤氣發(fā)電鍋爐在運行中曾多次出現(xiàn)高壓省煤器吊掛管泄露情況，其主要外部表現(xiàn)為上級省煤器部位有氣流聲，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)鍋爐必須緊急停爐，以避免出現(xiàn)鍋爐水位迅速下降及省煤器爆管等惡性事故。

3　問題分析

問題分析：

（1）金屬疲勞是金屬材料受到外力作用后，其內(nèi)部即處于受脅和松弛這樣一種矛盾的狀態(tài)之中。受脅表明材料內(nèi)部能量升高，而松弛則可能使能量降低，松弛過程主要通過塑性變形和斷裂來實現(xiàn)，當(dāng)金屬受脅達到飽和狀態(tài)而不能繼續(xù)再用塑性變形或根本就不能以塑性變形來松弛時，若再增加應(yīng)力，它就會以斷裂的形式來徹底松弛。

（2）火力發(fā)電廠高溫部件長期在高溫環(huán)境下工作時，其金相組織隨著時間的延長發(fā)生變化，即使部件的工作應(yīng)力低于該溫度下金屬材料的彈性極限，但還是會發(fā)生緩慢的塑性變形(蠕變)，主要表現(xiàn)為金屬材料組織珠光體的球化、石墨化、碳化物的析出和形成蠕變空洞。按其外部表征測算，一般規(guī)定主蒸汽管道、高溫蒸汽聯(lián)箱經(jīng)10萬小時運行后，總變形量不超過1%；汽輪機汽缸10萬小時后的總變形量不超過0.1%；鍋爐的合金鋼過熱器管和再熱管，當(dāng)蠕變脹粗大于2.5%時，即行更換；鍋爐的碳鋼過熱器管和再熱器管，當(dāng)蠕變脹粗大于3.5%時，即行更換。

4　金屬材料防護及監(jiān)督模式的建立

4.1 運行調(diào)整及日常防護管理模式

（1）穩(wěn)定主體設(shè)備負荷，降低鍋爐受熱面熱負荷變化率，穩(wěn)定其工作環(huán)境。（2）采用科學(xué)方法預(yù)測部件壽命的技術(shù)。主要依據(jù)部件原始及維修更換等資料，部件服役前和目前通過金相分析得出的材料的各項力學(xué)性能、微觀組織老化程度結(jié)論，以及幾何尺寸和缺陷狀況，加之衡量部件服役環(huán)境和危險部位的受力情況，然后采用合理的判據(jù)來預(yù)測部件壽命。（3）對易受損部件綜合其材料特性、工作環(huán)境等分析確定更換為更高壓力溫度要求的強化金屬等。（4）對易受損部件主要指直管段等設(shè)備進行相應(yīng)的管道熱補償，利用管道的彎曲管段的彈性變形來補償管道的熱伸長，防止因此而產(chǎn)生的管道變形甚至蒸汽泄露等。（5）定期對該類設(shè)備進行金屬監(jiān)督，對于已發(fā)現(xiàn)硬度、材料探傷、金屬厚度等不合格的部件要嚴(yán)格更換，不可帶病運行。

4.2 金屬監(jiān)督管理模式

（1）管道厚度測量，利用超聲波測厚儀對常溫管道如各系統(tǒng)介質(zhì)管道等進行壁厚測量，測點取在彎頭、閥門、變徑、三通的前后等比較容易出現(xiàn)雜物積累或介質(zhì)沖刷的位置，并建立設(shè)備管道測厚記錄臺賬。

（2）金屬硬度測試，通常采用金屬布氏硬度測試，其硬度可以認為是金屬材料局部表面在接觸壓力的任用下抵抗塑性變形的一種能力。

（3）超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進入另一截面時，遇到缺陷與零件底面時就分別發(fā)生反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，并以此判斷缺陷位置和大小。各機組歷次停機大修期間均應(yīng)對各主體設(shè)備取點進行超聲波探傷并形成書面資料存檔以備下一檢修周期進行同期對比。

（4）磁粉探傷利用工件缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用，在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下，顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀，對這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實現(xiàn)了磁粉探傷。

5　結(jié)論

經(jīng)過多方面、多層次的熱力設(shè)備金屬監(jiān)督與防護，該模式已經(jīng)于該企業(yè)實現(xiàn)了例行化。通過該項措施，已經(jīng)實現(xiàn)了連續(xù)數(shù)年汽機高溫高壓螺栓等連接件的無故障運行，主蒸汽管道疏水泄露、鍋爐省煤器吊掛管故障率也正趨于穩(wěn)步降低的可控態(tài)勢。實現(xiàn)了煤氣發(fā)電機組的安全連續(xù)運行。

[1]宋琳生.電廠金屬材料[J].北京:中國電力出版社,2006.

[2]葉濤.熱力發(fā)電廠[M].北京:中國電力出版社,2006.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.171

劉晨（1987-），男，山東臨沂人，本科，助理工程師，研究方向：熱能與動力工程，主要從事工程咨詢工作，歷任日照鋼鐵能源動力部煤氣發(fā)電車間汽機運行工、汽機技術(shù)員、車間主任等職位，主持實施了該電廠金屬監(jiān)督模式建立、電廠熱機效率監(jiān)測及管理等課題。