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高压锅炉水冷壁爆管分析

摘要：随着我国电力行业的快速发展，电力在生产过程中的安全性和稳定性备受人们的关注。根据统计信息显示:国内600MW及以上超超临界直流锅炉在调试运行期间爆管问题较为普遍，极大影响了电厂的安全稳定运行和经济效益。锅炉运行中爆管的原因很多，经过总结分析，锅炉发生爆管的原因比较多，不仅有设计因素、制造因素，还有安装和调试运行方面的因素。大部分原因是由于锅炉汽水系统管道内部有异物而引起的。针对锅炉压力高、水冷壁管子口径小，易堵塞、水冷壁管排鳍片窄，易被割伤、膨胀值不够、烟气冲刷的诸多情况。因此，如何控制锅炉管道内无杂物，管子不被割伤成为解决锅炉防爆管的重要课题。
关键词：电厂；受热面；管道；防爆管
1前言
大型火力发电厂超超临界机组锅炉受热面一般设计均是螺旋水冷壁，根据各项目锅炉设计型号特点，制定相应的防爆管措施，措施的制定将影响建设项目的施工安全、施工质量和施工进度。
2超超临界锅炉防爆管工艺分析
(1)火电机组锅炉使用的设备和材料非常多，安装工艺要求高，在开工前应组织编制可行的施工方案，同时根据设备特点选用合适的安装、检查工器具对设备进行检查。(2)受热面组合、安装前应对管排进行通球检查，确保管道内无杂物。(3)因受热面集箱较长且直径较小，需要采用内窥镜进行内部清洁度检查。(4)锅炉酸洗后，切割水冷壁下集箱手孔检查，确认酸洗效果，检查完毕再焊接手孔。(5)在冲管结束，切割屏式过热器进口集箱手孔检查是否有残留大体积杂物，检查清理完毕再焊接手孔。
3工程概况
某项目同期建设2台660MW燃煤机组，由东方锅炉厂设计并生产的DG2057/29.3－π2型超超临界锅炉;锅炉呈“兀”形布置，无强制循环泵。
4现场施工
4.1措施简介
在锅炉受热面管排、管道组合安装过程中，按照制定的方案明确步骤，使用专用工器具对管道进行认真检查，并使用内窥镜检查受热面集箱内，确保管道和集箱内部清洁无杂物。采用酸洗方法，清理管道内部的油污、铁锈等附着物，在管道内部形成一层钝化膜;采用分阶段降压冲管的方法，通过温差的变化进一步清理附着在管子内壁上的杂物。
4.2前期准备
(1)专业方案。锅炉安装开工前，技术员根据施工工艺编制详细的施工方案，并根据施工阶段编制施工质量检验计划，对施工过程中的各个步骤进行监督控制;施工时技术员要对参加施工的人员进行安全技术交底。
(2)管材材质光谱确认。根据规范要求，应对锅炉所有的合金钢材料进行光谱复检，避免材质错用，受热面管口焊接完成后还要对现场焊口进行光谱复查，避免焊错用。
(3)受热面设备检查及保护措施。受热面在组合安装前要进行认真检查，检查管道外部和厂家焊口是否存在砂眼、气孔、裂纹、漏焊、碰伤等缺陷，如发现缺陷要做好标识并记录，及时填写设备缺陷单报送监理或业主单位，通过设计或制造厂家制定处理方案，然后根据方案要求进行处理。
(4)受热面安装质量控制。在受热面管排组合安装前使用压缩空气对管道内部进行吹扫和通球。在通球完毕后用专用胶带进行封口，用记号笔在管排外部标注通球时间、结果和通球人姓名，通球结束后及时办理通球签证资料。
(5)管道、集箱质量控制。较大口径的管道或集箱采取人员进入管道内部清理;管道内部如果锈蚀比较严重且无法进人清理的可以采取喷砂工艺处理，总之要确保管道内部清洁无杂物。
(6)受热面高空焊口质量控制。管排高空对口前要对管口进行打磨处理，上口打磨时，下方的管口要保持全部封闭，避免异物进入管子;下口打磨前用水溶纸塞入管内大约50mm处，管口打磨完成后先将铁屑清出，再将水溶纸取出。值得注意的是:要打开一个管盖磨一个口，避免整排管道敞口。
(7)管排鳍片切割质量控制。受热面管排由于设备制造的偏差，设备组合安装过程中往往需要对鳍片进行切割处理，操作不当极易损伤设备。因此要对鳍片切割人员进行岗前培训，持证上岗。
(8)集箱探伤孔插塞质量控制。在集箱和管道焊口焊接完毕后，安装探伤孔插塞。插塞先确认与母材的材质一致，用扳手拧紧，预热后焊接，最后进行热处理。在此过程中，要严格按照热处理工艺处理焊口，防止因热处理不够以致插塞与集箱、管道不融合，造成焊缝泄漏。
(9)锅炉酸洗后集箱内部质量检查。锅炉酸洗前后均使用除盐水对各系统进行大流量水冲洗，将系统内遗留的异物冲出管道。酸洗结束后将水冷壁下集箱、中间集箱及省煤器入口集箱的手孔割除进行检查，使用内窥镜对管道内部进行检查，如留有杂物应及时清理。
(10)锅炉冲管后集箱内部质量检查。锅炉冲管结束，锅炉大包冷却后，对屏式过热器进口集箱进行检查，切割集箱手孔，检查内部质量。
(11)锅炉热膨胀。在施工验收过程中，膨胀值都必须要经过严格的验收。仔细检查炉壁四周膨胀情况，让这个锅炉炉体处于自由状态。
(12)锅炉烟气对防磨瓦的冲刷。在高温再热器、低温再热器和低温过热器蛇形管排上安装有防磨瓦，在安装过程，严格控制管排距离和平整度。防磨瓦安装正确，要保证在防磨瓦的保护下蛇形管排能自由膨胀。
5综合分析
5.1爆管类型
爆管有如下几个基本特征：①爆口位于管样向火侧，呈纵向开口，爆口张开较小，纵向长13.0mm，宽1.5mm；爆口附近内壁的焊口存在焊缝根部凸出现象，最高1.5mm，尚未达到DL/T869规定的上限值。②爆口部位存在明显鼓包和外壁结渣，稍远离爆口外壁未见明显结渣；爆口部位外壁氧化皮金相截面最厚为0.2mm，其主要元素为铁和氧，还均存在少量腐蚀性元素硫及钙、硅、铝。③爆口对应的内壁局部存在较厚的红褐色垢层，爆口部位内壁垢层金相截面最厚为1.0mm，垢层中可见大量的亮黄色铜颗粒；内壁垢层主要元素为铁和氧，还存在铜、磷、钙，其中铜局部含量高达14.43%，磷高达15.64%；稍远离爆口内壁未见明显垢层，其向火面内壁垢量为332.0g/m2，尚未达到DL/T794规定的需要化学清洗上限值。④爆口部位内外壁存在较多的沿壁厚方向发展的蠕变微裂纹和孔洞，显微组织中存在较多蠕变孔洞，珠光体球化5级；爆口部位背火侧及远离爆口向、背火侧的金相组织为铁素体加珠光体，珠光体未见球化，为1级。根据以上基本特征，判断炉水冷壁管样的爆管类型为局部长期过热。
5.2爆管原因分析
炉凝汽器管材质为黄铜，管样爆口部位内壁垢层存在铜、钙、氧、镁元素，可知凝汽器管曾发生过泄漏，使未经处理的生水进入炉水系统。另外，内壁垢层存在的磷元素为炉水加药引入，炉水加药量可能超过标准允许的量。管样爆口附近内壁的焊口存在明显的焊缝根部凸出，虽尚未超标，但会降低该部位水质的流速，在向火侧的较高壁温作用下，该部位水质浓缩加剧，易使水冷壁内水质中的铜、钙等杂质颗粒沉积到该部位形成垢层，随着机组的长期运行，焊缝附近向火侧内壁的垢层不断增厚。水冷壁管向火侧内壁垢层的导热系数较低，垢层使管内水质与管壁之间起着隔热作用，一方面，管内水质难以从管外吸热，水质温度难以升高；另一方面，管壁的热量难以被管内水质带走，使传热恶化，导致该部位的管壁温度持续升高，引起水冷壁管局部长期过热，直接影响到管子长期运行下的性能。炉水冷壁管样的爆管类型为局部长期过热。引起管样局部长期过热的根本原因是炉内水质品质不良，焊缝根部凸出，导致垢层在焊缝附近向火侧内壁显著沉积，进而导致管子导热系统降低，从而引起水冷壁管局部长期过热。
6经验总结
在措施实施过程中，总结存在的问题和施工经验如下:(1)通球存在的问题及改进存在问题:管屏在通球过程中，由于厂家弯管缺陷，弯曲过度或内部存在体积较大的物体，钢球被卡在管屏内部。改进措施:管屏外观检查时，发现有明显缺陷的，应换管处理。(2)管排鳍片抽割改进存在的问题:管排鳍片在抽割过程中容易被割伤，特别是煤粉燃烧器区域和螺旋水冷壁四周拐角点。改进措施:将借鉴本工程施工经验，在以后的锅炉设计中，将煤粉燃烧器和螺旋水冷壁管口鳍尾加长，避免在施工中割伤管子，这对降低锅炉泄漏率起到有效的作用。(3)焊口热处理受热面管子、集箱及大口径管道焊接完毕后，按照比例进行热处理，特别是厚度超过36mm、高合金钢材质的部位，必须按照热处理工艺执行。探伤孔插塞在安装前未进行热处理而直接焊接，插塞与母材没有融合，会增大后期水压和点火的泄漏率。
7结束语
火力发电厂锅炉受热面防爆管措施是一个非常严峻的课题，措施确保实施到位，才能保证电厂的正常运行，保证电网的稳定。实践证明，该电厂通过本措施的实施，到达了安全、可靠、高效、保证了管道质量的目标。
参考文献
[1]徐志斌,XUZhibin.燃气蒸汽锅炉水冷壁爆管原因分析与处理[J].煤气与热力,2015,35(3):3-5.
[2]唐川.600MW超临界W型火焰锅炉水冷壁爆管原因及防治措施[J].大科技,2016(19).
[3]高振世,雷欣涛.一起锅炉水冷壁爆管事故原因分析及预控措施[J].中国科技纵横,2016(23).

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