一起鍋爐水冷壁爆管事故原因分析及預(yù)控措施

高振世++雷欣濤

【摘 要】鍋爐水冷壁是鍋爐的主要蒸發(fā)設(shè)備，實(shí)際生產(chǎn)中由于高溫腐蝕、燃燒煤種、應(yīng)力拉裂、運(yùn)行環(huán)境等多種因素的影響，水冷壁易出現(xiàn)爆管泄漏現(xiàn)象而且隨著機(jī)組服役時(shí)間的增加，這類事故還有逐年上升的趨向，成為影響電廠穩(wěn)定運(yùn)行中較為突出的主要因素，嚴(yán)重影響了電廠的安全運(yùn)行生產(chǎn)，從而導(dǎo)致單元機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)，造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。本文主要通過一起鍋爐水冷壁爆管實(shí)例，通過對(duì)該水冷壁爆管事件的原因解析，給出了解決措施，為以后同類電廠對(duì)預(yù)防水冷壁泄漏問題上具有較實(shí)際的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】超超臨界 鍋爐水冷壁爆管 超溫過熱 燃燒調(diào)整 原因分析 預(yù)防對(duì)策

1 設(shè)備概況

平頂山魯陽電廠#1機(jī)組于2010年11月23日投產(chǎn)，到2014年2月開始第一次A級(jí)檢修，后于2014年 4月重新投入運(yùn)行，采用是由東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的、型式為超超臨界參數(shù)、變壓直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天島式布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、對(duì)沖燃燒方式、Π型鍋爐，鍋爐型號(hào)為DG3000/26.15-Ⅱ1。制粉系統(tǒng)為ZGM133N型中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)爐配6臺(tái)磨煤機(jī)，BMCR工況下5臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，鍋爐燃燒方式為前后墻外濃內(nèi)淡型低 NOx 旋流煤粉燃燒器，每臺(tái)鍋爐配6層燃燒器，前后墻各3層，每層各8只，共48只燃燒器。

2 水冷壁泄漏經(jīng)過及分析

（1）2015年08月12日12：00 #1機(jī)組負(fù)荷1010MW，主汽壓力25.5MPa，A/B/C/D/E/F磨運(yùn)行，總煤量480t/h，12：10 #1機(jī)組就地巡檢發(fā)現(xiàn)46米層高度，螺旋水冷壁出口至中間混合聯(lián)箱西南角處有較大異音，上部保溫層有少量蒸汽冒出，下部保溫有滴水現(xiàn)象，立即匯報(bào)，減負(fù)荷至600MW，主汽壓力降低至17.5MPa，并向網(wǎng)調(diào)匯報(bào)申請(qǐng)#1機(jī)組停機(jī)處理，并于當(dāng)晚 #1機(jī)組安排滑停。停機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)泄漏位置位于前墻和右墻交界過渡段螺旋水冷壁彎弧處，泄漏點(diǎn)在鰭片與管子焊接處，噴口偏向爐內(nèi)側(cè)，標(biāo)高50米左右，該處管子規(guī)格為Φ38.1×7.5，材質(zhì)為SA-213T2。

（2）本次泄漏水冷壁事件分析：①原始泄漏點(diǎn)區(qū)域存在一條貫穿式裂紋（裂紋在鰭片與管子焊接處），該裂紋應(yīng)該是東方鍋爐廠在彎制過程中所形成，該裂紋在機(jī)組投運(yùn)初期并未貫穿，該區(qū)域鰭片在機(jī)組投運(yùn)初期也并未被拉裂，未影響到機(jī)組前期的安全運(yùn)行，隨著運(yùn)行周期的加長，鍋爐受熱面經(jīng)常在膨脹收縮中進(jìn)行交替，無形中也加深了該裂紋的深度；②該泄漏點(diǎn)區(qū)域前墻和右側(cè)墻水冷壁局部超溫，前墻和右側(cè)墻產(chǎn)生的局部過熱，使該區(qū)域管子膨脹加劇，拉裂鰭片、并使原先存在裂紋的管子被拉穿，是產(chǎn)生泄漏另一因素。③在等級(jí)檢修過程中，該區(qū)域外部受熱面未有效進(jìn)行金屬監(jiān)督檢查，存在一定管理失職；④在歷次防磨防爆檢查過程中，鍋爐專業(yè)及檢修公司防磨防爆檢查組未及時(shí)發(fā)現(xiàn)該裂紋，存在檢查不細(xì)致、不到位的問題。

3 水冷壁超溫過熱的原因及預(yù)防措施

（1）鍋爐受熱面過熱分短時(shí)過熱和持久過熱兩種現(xiàn)象。

內(nèi)部工質(zhì)短時(shí)間內(nèi)換熱狀態(tài)嚴(yán)重惡化時(shí)，壁溫急劇上升，使鋼材強(qiáng)度年夜幅度下降，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)造成金屬過熱引發(fā)爆管。致使短時(shí)間過熱的緣由有：管內(nèi)汽水流量嚴(yán)重分配不均；爐內(nèi)局部熱負(fù)荷太高；管子內(nèi)部嚴(yán)重結(jié)垢；異物嚴(yán)重梗塞管子；錯(cuò)用鋼材等。持久過熱指鍋爐受熱面管子由于熱誤差、水動(dòng)力誤差或積垢、梗塞、錯(cuò)用鋼材等狀態(tài)下，管內(nèi)工質(zhì)換熱較差，金屬持久處于幅度不高的超溫狀態(tài)下運(yùn)行，管子金屬在應(yīng)力作用下 發(fā)生蠕變（管子脹粗），直到破裂。

（2）水冷壁爆管主要有以下原因造成：①管子局部被雜物梗塞，致使水循環(huán)不良，引發(fā)管壁過熱發(fā)生鼓包或裂紋。這類爆管屬于短時(shí)間過熱爆管。②水質(zhì)不及格，致使管內(nèi)結(jié)垢。③爐在燃燒升壓進(jìn)程中操作不妥。④汽鍋嚴(yán)重缺水時(shí)，突然年夜量進(jìn)水發(fā)生龐大應(yīng)力使管子損壞。⑤管子材質(zhì)不及格或焊接質(zhì)量較差。

（3）避免水冷壁爆管的措施：①對(duì)受熱面進(jìn)行蠕脹、變形和 磨損等情況的定期檢查；②對(duì)持久存在過熱問題的受熱面，加裝熱工溫度測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視控制；③定期進(jìn)行割管檢查，水冷壁管子做金相檢驗(yàn)，對(duì)爐膛熱負(fù)荷最高區(qū)域水冷壁管內(nèi)壁結(jié)垢、侵蝕情況進(jìn)行檢查。④保證給水和爐水的品質(zhì)及格，削減水冷壁管內(nèi)結(jié)垢和侵蝕；⑤調(diào)整好燃燒，使火焰平均不偏斜，避免水冷壁管受熱不均，水循環(huán)被破壞；⑥避免水冷壁管外部磨損；⑦升溫升壓時(shí)嚴(yán)酷按規(guī)程進(jìn)行，控制好升壓速度。

4 結(jié)語

結(jié)合平頂山魯陽電廠生產(chǎn)實(shí)際：在開機(jī)過程中，屏過熱器、水冷壁后墻、水冷壁垂直管容易出現(xiàn)超溫；正常運(yùn)行過程中或事故情況下，末級(jí)過、再熱器、水冷壁后墻、水冷壁垂直管及水冷壁螺旋管也容易出現(xiàn)超溫的情況。特別制定啟機(jī)及正常運(yùn)行過程中防止受熱面超溫預(yù)控措施：

（1）鍋爐啟動(dòng)過程中嚴(yán)格按啟動(dòng)曲線進(jìn)行升溫、升壓。

（2）鍋爐水壓試驗(yàn)或化學(xué)清洗后，啟動(dòng)初期受熱面管內(nèi)形成水塞，阻礙了蒸汽暢流，在積水蒸干以前應(yīng)嚴(yán)格控制鍋爐燃燒率及爐膛出口煙溫。

（3）鍋爐點(diǎn)火前，按要求進(jìn)行凝結(jié)水、給水及鍋爐冷態(tài)循環(huán)清洗。

（4）開機(jī)過程中，嚴(yán)格按旁路曲線控制高、低壓旁路的開度；當(dāng)前屏過熱器及再熱器壁溫偏高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)開大高、低壓旁路的開度，降低主汽壓力，同時(shí)適當(dāng)降低給水流量、通過臨機(jī)加熱提高給水溫度，增加鍋爐產(chǎn)汽量，穩(wěn)定汽水循環(huán)從而對(duì)受熱面進(jìn)行冷卻。

（5）為防止啟動(dòng)過程中各管壁之間流量不均引起水冷壁超溫，鍋爐點(diǎn)火前必須滿足鍋爐最小啟動(dòng)流量30%BMCR要求。

（6）鍋爐干、濕態(tài)轉(zhuǎn)換應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，垂直管和后墻懸吊管可能產(chǎn)生兩相流，引起水力不均性而造成管壁超溫，此時(shí)應(yīng)防止煤量或給水大幅度波動(dòng)，適當(dāng)增加過量空氣系數(shù)以改善管壁溫度，盡量減少鍋爐在干、濕態(tài)轉(zhuǎn)換過程中停留時(shí)間。