自然循環(huán)鍋爐汽包密封面失效原因分析與對(duì)策

摘 要：介紹了自然循環(huán)鍋爐汽包的重要性，重點(diǎn)對(duì)自然循環(huán)鍋爐汽包密封面漏泄原因進(jìn)行了系統(tǒng)和全面的研究，并結(jié)合發(fā)電一分廠熱力站三號(hào)鍋爐汽包人孔門漏泄事件進(jìn)行了案例分析。最后，根據(jù)分析提出了漏泄治理對(duì)策，為整治和杜絕自然循環(huán)鍋爐汽包人孔門漏泄問(wèn)題提供了具體的辦法和措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐;自然循環(huán);汽包;漏泄;密封面;人孔門

中圖分類號(hào)：TH49? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）12-0059-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.12.016

0? ? 引言

酒鋼宏晟電熱公司熱力分公司現(xiàn)有3臺(tái)蒸發(fā)量為220 t/h的燃煤鍋爐，采用江西江聯(lián)能源環(huán)保股份有限公司產(chǎn)品——高溫高壓、自然循環(huán)、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、管式空氣預(yù)熱器、？裝型布置的汽包煤粉鍋爐（摻燒10%高爐煤氣）。該鍋爐為JG-220/9.8-M型自然循環(huán)鍋爐，汽包設(shè)計(jì)壓力為11.76 MPa，汽包內(nèi)介質(zhì)溫度為324 ℃，材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳素鋼制造。汽包是自然循環(huán)鍋爐中最重要的受壓元件之一，體積大、壁厚，它與上升管和下降管相連接，是鍋爐水循環(huán)的中樞。

汽包結(jié)構(gòu)由筒身和封頭及內(nèi)部裝置等組成，筒身部分是由鋼板卷焊而成的圓筒，封頭是由鋼板模壓而成的，經(jīng)加工后再與筒身部分焊成一體，通常在封頭上留有橢圓形或圓形人孔，以備安裝和檢修之用[1]。人孔門密封常采用內(nèi)置式平面靜密封的方式，在實(shí)際運(yùn)行期間經(jīng)常出現(xiàn)因人孔門密封不嚴(yán)而造成鍋爐被迫停運(yùn)的事件。

2015年10月13日，熱力站三號(hào)鍋爐按計(jì)劃正常啟動(dòng)，06：20點(diǎn)火啟動(dòng)成功，08：30鍋爐運(yùn)行崗位人員發(fā)現(xiàn)熱力站三號(hào)鍋爐汽包甲側(cè)人孔門處有漏水現(xiàn)象，此時(shí)熱力站三號(hào)鍋爐的運(yùn)行參數(shù)為：汽包壓力0.7 MPa，主汽溫度230 ℃。08：50，鍋爐檢修人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)完畢，漏泄點(diǎn)為熱力站三號(hào)鍋爐汽包甲側(cè)人孔門密封處，要求運(yùn)行人員將汽包壓力降至0.5 MPa以下運(yùn)行。10：10，鍋爐檢修人員熱緊汽包乙側(cè)人孔門螺栓后漏泄量無(wú)變化，現(xiàn)場(chǎng)鍋爐專業(yè)管理技術(shù)人員分析確認(rèn)該人孔門的密封墊損壞，需放水后更換。11：00，熱力站三號(hào)爐停爐，自然降溫降壓。2015年10月14日12：30，熱力站三號(hào)鍋爐汽包人孔門檢修完畢，具備鍋爐啟動(dòng)條件。

1? ? 原因分析

汽包人孔門是進(jìn)入汽包檢查與檢修的通道，當(dāng)汽包內(nèi)部檢修結(jié)束后，就要封閉人孔門[2]。人孔門密封的嚴(yán)密與否直接影響鍋爐的上水與鍋爐安全運(yùn)行，因此人孔門的密封也是一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容?，F(xiàn)對(duì)導(dǎo)致汽包人孔門密封面漏泄的常見(jiàn)因素進(jìn)行分析。

1.1? ? 汽包密封墊使用不當(dāng)

（1）汽包人孔門密封墊是保證汽包人孔門密封嚴(yán)密的關(guān)鍵備件。應(yīng)選用壓力和溫度等級(jí)大于汽包工作壓力和溫度的汽包密封墊，嚴(yán)禁使用低等級(jí)密封墊，否則在鍋爐打壓或啟動(dòng)過(guò)程中，隨著鍋爐汽包內(nèi)部溫度和壓力的升高，低等級(jí)汽包密封墊會(huì)逐步失效，最終導(dǎo)致汽包人孔門漏泄，致使鍋爐被迫停運(yùn)檢修。

（2）選用的汽包密封墊存在缺陷，如墊片工作面存在劃痕、凹凸、開(kāi)裂及分層等，隨著汽包壓力和溫度的不斷升高，上述缺陷就會(huì)成為密封面的薄弱點(diǎn)，最終造成鍋爐在啟動(dòng)中或運(yùn)行期間汽包人孔門漏泄，鍋爐被迫停運(yùn)檢修。

（3）選用的汽包密封墊厚度偏差較大，起不到密封作用。此類問(wèn)題存在兩種情況，一是密封墊片過(guò)薄，汽包密封后沒(méi)有足夠的壓縮量，起不到密封效果;二是密封墊片過(guò)厚，汽包人孔門密封面與汽包本體密封面無(wú)法形成凹凸密封，同樣起不到密封效果。上述兩種情況在鍋爐打壓或啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)直接導(dǎo)致人孔門漏泄，鍋爐被迫停運(yùn)。

1.2? ? 汽包人孔門檢修不當(dāng)

（1）密封墊安裝不當(dāng)導(dǎo)致人孔門漏泄。由于汽包人孔門屬于內(nèi)開(kāi)式密封，在封閉人孔門時(shí)汽包人孔門密封面比較光滑，密封墊無(wú)法固定，經(jīng)常出現(xiàn)密封墊偏斜，密封墊不在有效的密封范圍內(nèi)，或有效密封不能滿足需求等問(wèn)題，最終造成汽包人孔門漏泄。

（2）汽包人孔門密封面兩側(cè)光潔度不足，存在麻點(diǎn)、凹坑、機(jī)械硬傷等缺陷，檢修過(guò)程中未得到有效處理，人孔門回裝后導(dǎo)致密封面漏泄。汽包端面圖如圖1所示。

（3）汽包人孔門螺栓緊力不足，導(dǎo)致密封面漏泄。此問(wèn)題存在兩方面因素：一個(gè)因素是汽包螺栓自身緊力不足，鍋爐啟動(dòng)升壓期間未按照壓力在0.2～0.5 MPa對(duì)汽包人孔門螺栓進(jìn)行熱緊處理;另一個(gè)因素是汽包螺栓絲扣與汽包人孔底扣螺紋間隙較大，在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中因螺栓熱膨脹造成螺紋間隙再次放大，螺紋底扣與螺栓緊力不足造成螺栓脫扣，導(dǎo)致汽包人孔門無(wú)預(yù)緊力，從而發(fā)生漏泄。

1.3? ? 汽包人孔門密封墊未及時(shí)更換

汽包人孔門密封屬于靜密封，在汽包螺栓緊力的作用下達(dá)到靜密封效果[3]。在鍋爐啟動(dòng)或停運(yùn)期間，汽包筒壁溫度與人孔門的溫度總是存在偏差，溫度的偏差最終會(huì)導(dǎo)致汽包壁與人孔門產(chǎn)生相對(duì)的位移。同時(shí)，汽包螺栓緊力作用會(huì)導(dǎo)致密封墊粘連在汽包壁或人孔門兩側(cè)，造成密封面受到輕微損傷。汽包密封墊如若未及時(shí)得到更換，在鍋爐頻繁啟動(dòng)或停運(yùn)后，將導(dǎo)致密封面失效，最終造成汽包人孔門漏泄。

1.4? ? 汽包運(yùn)行中常見(jiàn)故障

接管座焊口滲漏、封頭裂紋、人孔門襯墊損壞、人孔門螺栓銹蝕、汽包內(nèi)部裝置變化造成汽水流程短路、腐蝕、結(jié)垢、膨脹指示器失靈、汽水分離裝置松脫移位、水渣積聚、加藥管堵塞、保溫脫落等。

2? ? 實(shí)例分析

熱力站于2012年建成投產(chǎn)，配套建設(shè)3臺(tái)蒸發(fā)量為220 t/h的燃煤鍋爐，主要用于提供高爐汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)日常生產(chǎn)運(yùn)行用汽和集團(tuán)公司常用高溫高壓蒸汽。熱力站鍋爐按照公司規(guī)定每三年進(jìn)行一次設(shè)備大修，對(duì)鍋爐所有主輔設(shè)備進(jìn)行全面解體、定期檢查、清掃、測(cè)量、調(diào)整和修理，消除設(shè)備和系統(tǒng)的缺陷和隱患。

熱力站鍋爐汽包在大修中的檢修項(xiàng)目有：檢查和清理汽包內(nèi)部的腐蝕和結(jié)垢;檢查汽水分離器等裝置的嚴(yán)密性，拆下汽水分離器進(jìn)行清洗和修理;檢查和清理水位計(jì)連通管、壓力表接頭和加藥管;檢查清理活動(dòng)吊架，測(cè)量汽包傾斜和彎曲;核驗(yàn)水位計(jì)指示的準(zhǔn)確性;根據(jù)金屬監(jiān)督的安排，拆保溫層，檢查環(huán)焊縫、縱焊縫、集中下降管焊縫、人孔加強(qiáng)圈焊縫等。鍋爐汽包上述檢修項(xiàng)目屬于標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，未經(jīng)公司許可不得刪減任何項(xiàng)目?jī)?nèi)容，目的是保證鍋爐汽包內(nèi)蒸汽均勻流動(dòng)，減少氣泡的產(chǎn)生，改善汽包汽水分離效果，提高汽水循環(huán)的安全可靠性。

熱力站三號(hào)鍋爐最近一次年修于2013年10月進(jìn)行，最近一次停爐消缺是在2015年4月，最近一次消缺沒(méi)有汽包檢修項(xiàng)目。查閱近兩年崗位日志，熱力站3臺(tái)鍋爐因配合高爐休風(fēng)、生產(chǎn)運(yùn)行方式倒運(yùn)及設(shè)備故障停運(yùn)等因素，一號(hào)鍋爐兩年內(nèi)停運(yùn)3次，二號(hào)鍋爐停運(yùn)5次，三號(hào)鍋爐停運(yùn)7次。截至2015年10月，三號(hào)鍋爐在一年度內(nèi)啟停操作共計(jì)5次。熱力站鍋爐運(yùn)行啟停統(tǒng)計(jì)如圖2所示。鍋爐啟停冷熱膨脹容易造成汽包壁與人孔門產(chǎn)生相對(duì)位移，同時(shí)汽包螺栓緊力作用會(huì)導(dǎo)致密封墊粘連在汽包壁或人孔門兩側(cè)，在多次冷熱膨脹后被粘連的密封面會(huì)發(fā)生輕微損傷。10月13日，鍋爐點(diǎn)火運(yùn)行過(guò)程中密封面失效導(dǎo)致汽包密封面漏泄，是造成熱力站三號(hào)鍋爐汽包人孔門漏泄的原因之一。

熱力站汽包密封墊原本應(yīng)使用1.5～2.0 mm厚度的密封墊，此次在熱力站三號(hào)鍋爐人孔門解體過(guò)程中確認(rèn)熱力站三號(hào)鍋爐安裝時(shí)使用了4.0 mm密封墊。密封墊厚度使用不符合要求是導(dǎo)致熱力站三號(hào)鍋爐汽包人孔門漏泄的另一個(gè)原因。

在此次汽包漏泄處理過(guò)程中，檢查發(fā)現(xiàn)汽包人孔門底扣螺紋已有明顯磨損和銹蝕。同時(shí)，汽包螺栓原始安裝深度不足，僅有3～4扣，導(dǎo)致螺紋與螺栓配合存在緊力不足的現(xiàn)象。

綜上所述，鍋爐頻繁啟動(dòng)后密封墊未及時(shí)更換，原有密封墊厚度不滿足要求，汽包人孔門螺栓緊力不足，在多方因素作用下最終導(dǎo)致漏泄的發(fā)生。

3? ? 人孔門漏泄治理措施

（1）汽包人孔門密封墊是保證汽包人孔門密封嚴(yán)密的關(guān)鍵備件，應(yīng)選用合格且壓力及溫度等級(jí)均高于汽包的高強(qiáng)石棉板或纏繞墊片。密封墊使用前應(yīng)檢查密封墊平整、光滑，無(wú)劃痕和溝痕;墊片內(nèi)外尺寸符合汽包人孔門密封要求，墊片有效密封寬度應(yīng)不少于20 mm。使用的密封墊片厚度應(yīng)在1.5～2.0 mm，不能太厚也不能太薄，滿足密封壓縮量即可。

（2）汽包人孔門回裝過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格遵守《火力發(fā)電廠鍋爐機(jī)組檢修導(dǎo)則》，檢修時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查人孔門，門蓋應(yīng)開(kāi)關(guān)靈活，無(wú)卡澀;人孔門結(jié)合面應(yīng)完整和平整，門框和門蓋無(wú)裂紋，無(wú)麻點(diǎn)、凹坑、機(jī)械硬傷，出現(xiàn)上述缺陷應(yīng)及時(shí)處理和恢復(fù)。

（3）檢修人員進(jìn)入鍋筒前應(yīng)清點(diǎn)和檢查須帶入鍋筒內(nèi)進(jìn)行檢修的工具及專用的工作服。打開(kāi)人孔門前確認(rèn)鍋筒內(nèi)無(wú)剩余壓力，打開(kāi)后應(yīng)裝上臨時(shí)人孔門，檢修人員離開(kāi)鍋筒后應(yīng)立即關(guān)閉臨時(shí)人孔門，并上鎖和貼上專用封條。在鍋筒內(nèi)使用的電氣設(shè)備應(yīng)符合要求。筒體下半部的可見(jiàn)管管口應(yīng)有牢固的臨時(shí)封堵裝置，并檢查預(yù)留的固定封堵網(wǎng)罩。

（4）汽水分離裝置應(yīng)嚴(yán)密完整，分離器無(wú)松動(dòng)和傾斜，接口應(yīng)保持平整和嚴(yán)密，分離器上的銷子和緊固螺母無(wú)松動(dòng)、脫落，各管座孔及水位計(jì)、壓力表的連通管保持暢通，內(nèi)壁無(wú)污垢堆積或堵塞，溢水門坎水平誤差不得超過(guò)0.5 mm/m，全長(zhǎng)水平誤差最大不得超過(guò)4 mm，鍋筒內(nèi)壁、內(nèi)部裝置和附件的表面須光潔，清洗孔板和均流孔板的孔眼無(wú)堵塞。

（5）檢查鍋筒內(nèi)外壁的縱縫和環(huán)縫、人孔門加強(qiáng)圈和預(yù)埋構(gòu)件焊縫;檢查集中下降管、分散下降管和其他可見(jiàn)管管座角焊縫。

（6）每次打開(kāi)汽包人孔門后，應(yīng)對(duì)人孔門螺栓及底扣螺紋進(jìn)行測(cè)量和檢查，螺紋應(yīng)無(wú)磨損和腐蝕，滿足螺栓緊力要求。鍋爐啟動(dòng)期間應(yīng)在汽包壓力升至0.3～0.5 MPa時(shí)再熱緊一次人孔門螺栓。

（7）汽包人孔門密封墊的回裝應(yīng)安排經(jīng)驗(yàn)豐富的檢修人員進(jìn)行，作業(yè)過(guò)程中首先確認(rèn)密封墊與人孔門有效密封區(qū)域完全吻合，并進(jìn)行螺栓預(yù)緊，預(yù)緊后要測(cè)量人孔門各部間隙均勻，密封墊無(wú)偏斜，確認(rèn)無(wú)誤后再次均勻緊固人孔門螺栓，直至達(dá)到緊力要求。

（8）針對(duì)頻繁啟停的鍋爐，應(yīng)結(jié)合鍋爐啟停次數(shù)，定期安排汽包人孔門墊片更換工作。有條件的電廠可縮短汽包人孔門墊片更換周期，一般情況下3年更換一次，啟動(dòng)和停運(yùn)頻繁的鍋爐可適當(dāng)縮短至2年。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程，其中鍋爐就是一個(gè)特種壓力容器，同時(shí)也是火力發(fā)電廠三大主設(shè)備中的重要設(shè)備，鍋爐是否能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到電廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的各個(gè)方面。汽包作為自然循環(huán)鍋爐最重要的受壓元件之一，其嚴(yán)密性直接關(guān)系到鍋爐整體運(yùn)行安全。電廠檢修人員應(yīng)重視汽包日常點(diǎn)檢及檢修工作，在鍋爐停運(yùn)期間做好汽包人孔門密封性分析和保障措施，切實(shí)保證汽包人孔門的嚴(yán)密性，杜絕因汽包人孔門漏泄而造成非計(jì)劃停爐事件。

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收稿日期：2022-03-16

作者簡(jiǎn)介：任雪鵬（1977—），男，甘肅嘉峪關(guān)人，工程師，主要從事設(shè)備檢修及管理工作。