超臨界火電機組鍋爐承壓部件損傷的原因分析及預防措施

蔡永江

摘? 要：超臨界火電機組鍋爐的承壓部件在運行期間長期經受高溫高壓、腐蝕磨損等極端條件的考驗，容易失效;承壓部件損傷失效，將會產生安全隱患、甚至危及人身安全，影響企業(yè)的正常生產和運營。該文從鍋爐承壓部件因原材料、磨損、管壁過熱、管道腐蝕、膨脹受阻等原因進行分析，探討了鍋爐建設、管理制度、安全意識以及定期排查等角度預防鍋爐承壓部件損傷的措施。

關鍵詞：超臨界鍋爐? 承壓部件? 損傷? 原因分析? 預防措施

中圖分類號：TM621 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）08（b）-0037-03

Cause Analysis and Preventive Measures of Damage to Pressure-bearing Parts of Boilers in Supercritical? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Thermal Power Units

CAI Yongjiang

（Guangdong Red Bay Power Generation Co.， Ltd.， Shanwei， Guangdong Province， 516600 China）

Abstract： The pressure-bearing parts of the boiler of the supercritical thermal power unit are subject to extreme conditions such as high temperature， high pressure， corrosion and wear during operation for a long time， and are prone to failure; damage and failure of the pressure-bearing parts will cause hidden safety hazards， even endanger personal safety， affecting the company Normal production and operation. This paper analyzes the boiler pressure components due to raw materials， wear， tube wall overheating， pipeline corrosion， expansion obstruction and other reasons， and discusses measures to prevent boiler pressure component damage from boiler construction， management systems， safety awareness， and regular inspections.

Key Words： Supercritical boiler; Pessure-bearing parts; Damage; Cause analysis; Preventive measures

在火電廠運行過程中，鍋爐承壓部件發(fā)生爆漏等問題，是火電廠機組強行停止運行的主因，并且在鍋爐機組停止運行總數(shù)量中約占82%，總時間中約占78%，所以合理運用鍋爐承壓部件損傷的預防措施，對火電廠的經濟效益有明顯作用。

1? 鍋爐承壓部件損傷原因分析

1.1 磨損原因

火力發(fā)電廠的鍋爐在平常的運行當中，經常會產生各種的磨損，這些磨損的類別主要分為飛灰磨損、機械磨損、蒸汽吹損。飛灰磨損的區(qū)域主要在后豎井低溫過熱器、省煤器、死角煙氣走廊、人孔門等部位，蒸汽吹損區(qū)域主要在吹灰器周圍，如圖1所示（蒸汽吹損圖片）。機械磨損的區(qū)域主要在爐膛水冷壁冷灰半落渣口，如圖2所示。在省煤器和低溫過熱器、低溫再熱器這3個設備的尾部受熱區(qū)域，以及噴燃器噴火嘴區(qū)域的水冷壁管道，因為煙氣的溫度相對比較低，相對比較容易出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，從而發(fā)生管道磨損減薄爆漏。省煤器中的管道排列非常密集，而且彎頭多，所以省煤器中的煙氣通過速度較高。在這個情況下，如果煙氣中煤灰顆粒比較多，或者在鍋爐剛剛啟動的時候，因為煤粉沒有經過充分燃燒，會使帶有大量煤灰顆粒的煙氣集中流向省煤器，造成省煤器的磨損更加劇烈。一般情況下，這種磨損是集中在低溫過熱器、低溫再熱器的部位[1]。

1.2 管壁過熱原因

一般情況下，管屏因高溫氣流受熱，若是不能有效、及時地進行冷卻，那么在管道運行過程中出現(xiàn)管壁溫度超過設計溫度，或者管屏超溫運行時間超過預設時間，就會發(fā)生超溫失效損壞，這種損壞被稱為過熱失效。其中短期過熱是造成損壞的主要形式，短期過熱會造成管道的材料強度下降，例如，管道內部出現(xiàn)堵塞或者缺水，以及超臨界機組直流鍋爐的膜態(tài)沸騰等問題，都會使管道短期過熱。短期過熱造成的損壞情況大部分是管道出現(xiàn)明顯的變形，例如，延伸和收縮，而且在管道破裂的地方出現(xiàn)刀刃形狀的邊緣，如圖3所示;只有管道的過熱溫度超越相變溫度，管道材料的鐵元素體轉變成奧氏體，管道管壁才不會出現(xiàn)明顯的減薄。

1.3 管道內側水、氣腐蝕的原因

鍋爐管腐蝕包括火側腐蝕和水側腐蝕、高溫腐蝕和水冷壁火側腐蝕。水側腐蝕主要有以下幾種情況：一是在水處理設備中加入了酸或者堿性的物質;二是回水系統(tǒng)中加入了酸或者堿性物質，或者在其中加入了未知藥物引起的水質變化等，最終引起了管道內側的腐蝕。另外，鍋爐水中的鐵、鈣、銅、二氧化硅、鎂等元素雜質在內管附著，并形成水垢，但水垢的導熱效果很差，這就造成鍋爐運行過程中管道內壁溫度上升，并且管道溫度超過預設閾值，造成管壁鼓包或者破裂。

1.4 膨脹受阻的原因

鍋爐是由大量組件相連而組成的，組件之間相連非常緊密。比如，組件的密封、管道的吊掛和支撐，以及組件相互夾持的結構等，運行過程中，組件受熱膨脹，而且膨脹方向不一樣，應力方向很復雜，這些組件受到鍋爐的結構和運行工作狀況的影響而相互制約。如果各組件發(fā)生膨脹方向不一致、不協(xié)調的情況，很有可能會造成管道撕裂，鍋爐泄露的事故[2]。

2? 鍋爐承壓部件損傷預防措施

2.1 預防基建隱患

在承壓鍋爐的安裝建設過程當中，應依據相應的施工方案和規(guī)定進行建設，鍋爐安裝人員必須是持證專業(yè)人員，并且派遣專人巡查，對于安裝中的現(xiàn)場測試也要依據相應的規(guī)定進行，確保工作的嚴謹性和完善，這樣才能及時處理安全隱患，避免鍋爐投入使用后出現(xiàn)事故和故障。安裝鍋爐過程中不可避免地會出現(xiàn)不合理的地方，所以，鍋爐在后期運行當中就會出現(xiàn)一系列問題。在鍋爐投入正式運行后，需要實時監(jiān)測和檢查鍋爐的運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)問題就需要及時反饋給鍋爐生產商和運營商，同時把鍋爐出現(xiàn)問題的具體部位和原因等信息進行收集整理，并傳遞給生產商，這樣能夠使相關單位更準確地對鍋爐問題研究和分析，也能節(jié)省大量的維修時間，同時也能為后續(xù)生產提供有效的數(shù)據支持[3]。

2.2 完善管理制度

在鍋爐正常使用的過程中，只有建立起一個非常完整且完善的管理制度，才能更好地規(guī)避鍋爐中可能潛在的風險。利用定期定時的設備檢查工作把可能潛在的安全隱患及時地找出來，并采取有針對性的方法把問題解決，在日常工作中把不足之處及時收集分析和整理總結，有針對性地對運行維護制度進行加強和完善。同時在鍋爐的正常運行過程中，要保證運行維護管理制度能夠得到有效充分的執(zhí)行，也要充分考慮自身的現(xiàn)實狀況，根據實際情況和目標建設完善的管理制度，并在日常工作過程中逐步落實。但在現(xiàn)實工作中，總是會因為管理制度落實不到位，執(zhí)行力不足等原因，導致鍋爐出現(xiàn)安全問題。所以，有必要對管理制度的落實情況進行監(jiān)督，確保制度執(zhí)行落實，才能有效地消除安全隱患，確保鍋爐運行的可靠性和安全性[4]。

2.3 強化定期檢測、排查

鑒于鍋爐運行當中出現(xiàn)的各種安全隱患，有必要強化對這些安全隱患的應對方式。在做好應對安全隱患的工作之外，還需要定期對鍋爐進行檢測和排查，進行鍋爐年度“外檢”和定期“內檢”，極盡可能地將安全問題解決在萌芽當中[5-6]。對鍋爐的定期檢查可以依據使用時間和使用情況進行安排，但定期檢測和排查的相隔時間不能超過鍋爐定期檢驗規(guī)則的要求。對定期檢測、排查之后獲得的數(shù)據認真整理且詳細備案，同時需要與鍋爐歷史數(shù)據對比，看數(shù)據是否在安全標準內，充分掌握鍋爐的運行情況。如確有特殊原因不能按期“內檢”，務必開展鍋爐整體安全性評價，不可盲目延期定檢。

3? 結語

鍋爐承壓部件損傷會導致部件泄漏、造成機組非停，降低火電廠的收益，對運行操作和巡檢人員人身安全也具有威脅性，特別是汽水系統(tǒng)超高壓的超臨界機組。所以，需要充分認識到鍋爐承壓部件損傷的危害性，對防磨防爆檢查工作有足夠的重視，對發(fā)現(xiàn)的鍋爐承壓部件發(fā)現(xiàn)的問題要及時收集、分析、總結，制定切實有效的預防措施。

參考文獻

[1] 桑立彪.工業(yè)鍋爐受熱面管失效分析及其預防措施[J].化工管理，2019（35）：158-159.

[2] 林明強.鍋爐承壓部件損傷的原因與對策探究[J].鍋爐制造，2019（6）：32-34.

[3] 蔣朝勇.工業(yè)鍋爐受熱面管失效分析及其預防措施[J].中國設備工程，2019（15）：60-61.

[4] 林明強.鍋爐承壓部件損傷的原因與對策探究[J].鍋爐制造，2019（6）：32-34.

[5] 陸定康，胥建國，錢松鋒.燃機電站余熱鍋爐受熱面泄漏原因及預防措施[J].華電技術，2018，40（11）：27-30.

[6] 崔強.鍋爐受熱面四管泄漏的原因分析及預防措施[J].中國設備工程，2018（17）：58-59.