某1000MW機組鍋爐高溫再熱器泄漏的診斷分析

黨龍+瞿麗莉+趙廣勛

摘 要：某1000MW級火力發(fā)電廠高溫再熱器發(fā)生泄漏，通過現(xiàn)場外觀查看，歷史壁溫查看，異物排查，取樣檢驗等形式，分析判斷此次泄漏原因為由于爆管管段管圈存在異物或氧化皮堆積，造成管圈蒸汽流量低，管子長時過熱爆管，針對原因給出了預防建議。

關鍵詞：1000MW機組；高溫再熱器；泄漏；診斷分析；建議

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.189

0 前言

四管泄漏事故是影響火電機組安全經濟可靠運行重要原因，國內近20年4萬次鍋爐爐管破壞事故中，造成電廠事故停機的有86.7%[1]。對泄漏原因的分析診斷，并根據(jù)診斷結果采取有效整改措施，對于火電機組鍋爐的可靠性運行有重要意義。對于四管泄漏案例的介紹，可以讓同行業(yè)借鑒，指導事故分析和生產運行。文章以某電廠高溫再熱器泄漏為例，介紹了此類事件分析的思路，以期為同類型機組提供借鑒。

1 系統(tǒng)及事件簡介

某電廠機組容量為1000MW，鍋爐高效超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐。高溫再熱器共74屏，每屏16管圈，管屏呈U型，外3圈為HR3C材料，其余入口管段材質為TP347HFG，出口段材質為SUP304H。高再入口集箱除外1圈外均設置節(jié)流孔，節(jié)流孔共3種規(guī)格，由爐前向爐后直徑分別為32mm、27mm、32mm，外數(shù)第13根入口節(jié)流孔直徑為27mm。

事件發(fā)生前，機組負荷913MW，主汽壓力24.6MPa，給水流量2572t/h，參數(shù)無異常波動，水平煙道區(qū)域四管泄漏檢測裝置報警。經現(xiàn)場檢查確認標高60.5米水平煙道區(qū)域聲音異常，判斷高再受熱面泄漏。

2 現(xiàn)場檢查情況

停爐檢查發(fā)現(xiàn)高再左數(shù)第40屏外數(shù)第13根管圈（簡稱40-13，以下類同）在高再出口距頂棚約1.2m處（SUPER304H φ50.8×3.5）發(fā)生爆管，爆口長度約300mm（爆口形貌照片見圖1）。爆口處管段發(fā)生嚴重變形，爆口處管子壁厚減薄不明顯，爆口邊緣存在沿管子軸向的氧化皮開裂，爆口附近管徑脹粗。爆管附近處管徑53.1mm（原始外徑50.8mm），管徑脹粗量為4.52%。距離爆口1m處的管徑52mm，管徑脹粗量為2.4%（標準值小于4.5%），初步判斷爆管原因為長期超溫爆管。

3 壁溫情況

高再壁溫報警值為630℃，查閱1號爐高再第40屏壁溫數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)：高再壁溫分布曲線有較典型的規(guī)律性，以中間37屏為界限，兩端溫度低，中間溫度較高的M型曲線，第18屏及第57屏溫度達到峰值。第37屏至40屏壁溫較低。

查閱高再左數(shù)第40屏兩年時間內壁溫曲線，壁溫測點測點均未超過620℃，第40屏壁溫曲線見圖2。

4 異物排查情況

（1）高再第40屏入口小集箱異物排查情況：自高再40-13和40-12入口管對入口聯(lián)箱進行了內窺鏡檢查，未發(fā)現(xiàn)異物。

（2）40-13爆口管檢查情況：將高再40-13爆口管整圈割下，檢查管內及彎頭處，未發(fā)現(xiàn)異物。

（3）高再聯(lián)箱歷次異物檢查情況，均無發(fā)現(xiàn)。

5 取樣檢驗情況

將高再40-13爆口部位管段及入口TP347HFG+SUPER304H焊口上下各500mm、大包內T92管段；左數(shù)第40屏外數(shù)第12管圈出口管段相應位置共8個樣品進行檢驗，結果顯示：40-13管圈的爆管原因為長時過熱[2-4]。具體檢驗情況如下：

（1）對泄漏管段進行光譜分析，合金元素成分符合設計要求。

（2）高再40-13爐內奧氏體不銹鋼管（包括爆口）金相組織發(fā)生老化，有σ相析出，爆口部位老化相對嚴重。

（3）高再40-13爆口上部管段抗拉強度明顯低于其它管段。

6 氧化皮檢測情況

對高再所有管屏前后彎頭進行了氧化皮檢測，并對檢測值最大的4根管子割管驗證，前彎頭氧化皮堆積重量18-10為31.15g、48-5為15.3g、10-10為21.23g、45-4為13.14g，管內堆積量均未超過管徑的1/3，堆積量未超過標準要求。

為驗證高再出口管蠕脹測量值，對蠕脹量較大的23-12（管子直徑51.2mm）、23-9（管子直徑51.2mm）管排彎頭進行了割管檢查，管內堆積量均未超過管徑的1/3。

高再氧化皮歷次檢測均未發(fā)現(xiàn)40-13管圈彎頭存在氧化皮堆積現(xiàn)象，該管圈未進行過氧化皮清理工作。

7 其他方面情況

（1）高再管排出口蠕脹測量情況。對高再出口左數(shù)22至58管排全面外觀檢查并測量蠕脹，除40-13管圈爆口附近外，其余管子未發(fā)現(xiàn)明顯脹粗現(xiàn)象，均低于脹粗率4.5%的標準要求。

（2）泄漏管圈大包內出口段蠕脹測量情況。對40-13管圈出口異種鋼接頭進行檢查，SUPER304H側直徑為50.9mm（原始直徑尺寸為50.8mm），未發(fā)生明顯蠕脹現(xiàn)象。T92側管子直徑為51.9mm（原始直徑尺寸為50.8mm），存在明顯的蠕脹現(xiàn)象，管徑脹粗率為2.17%（標準規(guī)定小于1.2%）。

（3）近期鍋爐啟停情況[1]。鍋爐最近一次停爐悶爐時間符合要求。最近一次啟機時升溫速率符合廠家要求。

8 結論

綜合以上各項檢查、檢驗結果，排除了管材質量因素，泄漏原因確定為長時過熱爆管。

分析過熱爆管有兩種可能，分別為煙氣側溫度偏高或蒸汽側流量偏低導致，因脹粗及爆管僅發(fā)生在高再40-13管上，其它管未發(fā)現(xiàn)過熱及超溫現(xiàn)象，排除了煙溫高及設計因素造成的爆管，確定爆管是因蒸汽側流量低導致。

導致蒸汽側流量低的可能原因有：氧化皮堵塞或異物堵塞。

（1）異物堵塞：對高再40-13爆口管及入口聯(lián)箱用內窺鏡進行了檢查，未發(fā)現(xiàn)異物；爐內管系在割管后檢查亦未發(fā)現(xiàn)異物，但因爆口較大，若管內有異物不排除被蒸汽吹走的可能性。

（2）氧化皮堵塞：6個月前小修氧化皮檢測時，發(fā)現(xiàn)283只彎頭氧化皮堆積超標，和爆口管（40-13）相鄰的40-12、40-10、40-16均存在氧化皮堆積超標現(xiàn)象。發(fā)生爆管的40-13管圈在歷次氧化皮檢查中均未有氧化皮堆積現(xiàn)象的記錄，未進行過割管清理氧化皮工作，分析該管圈在泄漏之前可能發(fā)生了氧化皮堆積，但未完全堵塞管圈，從而導致管系長時過熱。

綜上所述推斷分析認為，本次爆管原因是由于40-13管圈存在異物或氧化皮堆積，造成管圈蒸汽流量低，管子長時過熱爆管。

建議：

（1）更換爐內高溫再熱器40-13整個管圈，材質全部使用SUPER304H材質[5]，嚴格焊接工藝。

（2）提高氧化皮檢測頻次，每次停機，在時間允許的情況下，高再、高過均應進行全面的氧化皮檢測，發(fā)現(xiàn)氧化皮沉積量超標，及時加以清除。

（3）機組檢修時，對高再、高過管分段進行全面蠕脹測量，發(fā)現(xiàn)異常及時分析處理。

參考文獻：

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[2]李戈，陳鵬磊，張林.600MW超臨界機組TP347H奧氏體不銹鋼高溫再熱器管爆管失效分析[J].發(fā)電與空調，2016，37（168）：1-8.

[3]申雷.高溫再熱器SA-213TP347H鋼管破裂分析[J].科技風，2012（12）：78-79.

[4]趙勇，楊兵.TP347H奧氏體不銹鋼高溫過熱器管的短時爆管分析[A].電力行業(yè)電力鍋爐壓力容器安全監(jiān)督管理委員會.超（超）臨界鍋爐用鋼及焊接技術協(xié)作網第三次論壇大會論文集[C].天津，2009：556-559.

[5]焦書震，艾增棟.高溫再熱器頻繁泄漏原因與改造對策[J].電力安全技術，2003，5（06）：32-33.

作者簡介：黨龍（1976-），男，陜西澄城人，工程碩士，高級工程師，主要研究方向：大型火電機組生產管理研究。endprint