生產(chǎn)設(shè)備評價 電站鍋爐“四管暨”爆漏

一、設(shè)計不妥引起“四管”爆漏

（1）在一臺進口660MW鍋爐上，有一排高溫過熱器管排頻繁發(fā)生過熱爆破，分析認為是該排管子接在聯(lián)箱的變徑管處，蒸汽流速偏低，改進后問題得到解決。

（2）有一些200MW、300MW鍋爐過熱器、再熱器鋼管材質(zhì)檔次較低，耐熱能力不足，尤其是鋼102抗氧化能力很差，設(shè)計用到620℃，致使這些過熱器、再熱器頻繁爆漏，一臺爐一年多達3~4次。有些鍋爐只運行了3~4年，最多運行10~12年不得不大量換管。

（3）有兩臺200MW鍋爐，設(shè)計燃用含灰量40％的劣質(zhì)煤，省煤器設(shè)計煙速為11m／s。省煤器區(qū)分四個煙氣通道，煙速及煙氣含灰濃度偏差極大，最高煙速與平均煙速之比為1:3，致使鍋爐投產(chǎn)后運行不到1萬h，即發(fā)生第一次磨損爆管，之后又頻繁爆漏，被迫全部更換成膜式省煤器，煙速降至7.3m／s，至今已運行10年，尚末發(fā)生爆漏事件。

（4）國產(chǎn)300MW UP型直流鍋爐，采用一次上升多次混合管圈，小管徑＃22X55，重量流速要求較高，熱敏感性較強。對安裝檢修工藝要求較高，管子內(nèi)有雜物，彎管圓度不良，焊縫內(nèi)有焊瘤凸出，都直接影響水冷壁的安全性。雖然多次進行改進設(shè)計，多次召開全國性的UP型直流爐專業(yè)會議，改進運行操作及起停方式，但水冷壁問題依然是制約這種鍋爐安全運行的主要因素。水冷壁漏泄頻繁，有一次鍋爐停爐打水壓即發(fā)現(xiàn)有8個點漏泄。國內(nèi)已有一些300MWUP型鍋爐進行改型改造。大量的UP型直流爐仍在運行中。據(jù)了解國內(nèi)已經(jīng)停止制造這種容量的UP型直流爐。我們認為這種鍋爐以帶基本負荷為宜，盡量少參與調(diào)峰；注意改進起停爐方式，減少熱應(yīng)力；力求燃燒穩(wěn)定均勻；也要注意提高檢修質(zhì)量，以確保水冷壁管技術(shù)狀態(tài)良好，盡量減少水冷壁爆漏事件發(fā)生。

建議在鍋爐訂貨前對同類型鍋爐進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)問題要向制造廠提出，要求其改進。在訂貨時應(yīng)對鍋爐主要部件設(shè)計要點，原材料特別是受熱面材料的安全可靠性進行審查，并要求制造廠提供擔保。

為了減輕尾部受熱面的磨損，最關(guān)鍵的因素是降低尾部煙速并改善飛灰濃度煙氣速度的不均勻分布。在設(shè)計訂購鍋爐時就應(yīng)把這一問題明確提出來。已經(jīng)投產(chǎn)的鍋爐要解決好這個問題，有些電廠采取了如下辦法：適當擴大尾部煙道截面積，把光管省煤器換成膜式、鰭片式、繞片式省煤器。膜式省煤器，平整、剛度好，便于保持節(jié)距，使用效果較好。在彎頭部位加裝防磨板，在省煤器入口加裝均流板，以改善煙速及飛灰濃度的不均勻分布。

二、制造、安裝、檢修質(zhì)量不良引起“四管”爆漏

1. 制造質(zhì)量不良

（1）有3個電廠曾出現(xiàn)由于受熱面內(nèi)存有異物引起爆漏：一臺國產(chǎn)300MW鍋爐過熱器管內(nèi)存有一段1m長的鋼管；一臺國產(chǎn)200MW鍋爐水冷壁管內(nèi)存有一段500mm長的鋼管；一臺進口600MW鍋爐過熱器管內(nèi)存有一條帶尾巴的鋼棒。這些事件說明鍋爐制造廠在受熱面出廠前沒有認真做通球試驗。有的在機組投產(chǎn)后不久引起管子過熱爆破；有的在機組投產(chǎn)后3~5年才暴露出來，。都造成管子爆破停爐。

（2）一些國產(chǎn)300MW鍋爐，“四管”焊口、管材在安裝后試水壓時即發(fā)現(xiàn)多處漏泄，說明這些管排在出廠前沒有進行水壓試驗。還有一些聯(lián)箱角焊縫在試水壓時有一臺爐竟有近20處漏泄。投產(chǎn)后還陸續(xù)發(fā)生因管材質(zhì)量及焊口質(zhì)量不良發(fā)生泄漏。

（3）兩個海濱電廠，300MW鍋爐過熱器管，采用TP304鋼管，投產(chǎn)后2～3年發(fā)生頻繁漏泄，漏泄點均在蛇形管彎管區(qū)，橫向腐蝕溝槽，從管子內(nèi)壁向外發(fā)展。電廠用無損探傷的辦法，查出十多條已有腐蝕裂紋尚未穿孔的管子。電廠把所有這類彎頭換成TP347，T91彎頭，未再發(fā)生類似事故。事后對泄漏點進行了分析，分析認為系應(yīng)力腐蝕引起泄漏。鍋爐廠在TP304鋼管彎管后未采取措施消除彎管應(yīng)力；該電廠所在地區(qū)大氣

氯離子含量遠比其他海濱電廠高，具備應(yīng)力腐蝕的條件。需要提出的是在鍋爐臺同簽訂時電廠已發(fā)文繪制造廠，不要采用TP304鋼管，可以采用TP347鋼管，制造廠也接受了這一意見，但由于文件管理上的疏忽，沒有付諸實施。原電力部對TP304鋼管在電廠暴露出的問題也曾發(fā)過通報。也可能廠家沒有看到或未給予重視，問題又重復(fù)發(fā)生，應(yīng)當吸取教訓(xùn)。

2. 安裝檢修質(zhì)量不良

（1）在一臺UP型鍋爐安裝中，水冷壁屏間焊縫不按圖紙要求施焊，焊縫厚度不足，多處咬邊。投產(chǎn)后多條管子漏泄被迫停爐；大量屏間立縫開裂，被迫大面積返工復(fù)焊。

（2）有一個電廠委托外單位批量更換高溫過熱器管，對其焊工只檢查了證書，沒有做焊前焊樣檢查，對焊后無損探傷工作未作實質(zhì)性監(jiān)督，未對焊口進行抽檢，只檢查了探傷報告。施工完后打水壓有7個焊口漏泄，啟動后又因一個焊口漏泄停爐。

（3）還有一個電廠整組更換省煤器，因管子重皮停爐兩次。在批量更換過熱器鋼管時，外委施工管理不嚴，由于焊條頭、焊渣、鐵屑掉入管中，三次引起爆管停爐。

我們認為產(chǎn)生上述問題的原因，不是無章可循，而是執(zhí)行規(guī)章制度不嚴，監(jiān)管不力，流于形式。應(yīng)提高員工的質(zhì)量意識，管理部門及施工人員都應(yīng)有責(zé)任制度。

三、材料管理不規(guī)范引起“四管”爆漏

（1）由于錯用鋼管、材料管理不善、施工管理不嚴造成的爆漏事故。一臺300MW鍋爐檢修時把20g鋼管當作12Cr1MoV，用在過熱器上，共換管兩段，其中一段首先爆破，引起停爐，此時沒有聯(lián)想到把第2條管換掉，啟動后又引起爆管停爐。這件事暴露出這個廠從原材料管理、領(lǐng)用、用前光譜分析到大小修技術(shù)記錄，技術(shù)管理都存在問題，據(jù)了解事后上級主管部門在這個廠召開了由系統(tǒng)內(nèi)電廠參加的事故分析會，吸取教訓(xùn)。

（2）有一個電廠在300MW機組再熱器大修時更換了十多條管子，焊后檢查全部焊口不合格。據(jù)查所用焊條已入庫20余年，包裝簡陋，有些包裝袋已經(jīng)破裂，又靠近墻壁放置，長時間受潮，一些焊條上的藥皮已經(jīng)脫落，使用前又未認真烘干，是造成焊口不合格的直接原因。電廠把這批焊條全部報廢，對材料的管理進行了全面檢查、整改。

（3）有一臺300MW鍋爐在受熱面焊接中，大批量錯用焊條，被迫返工，延誤安裝工期3個月。

建議加強管材、焊材及焊工管理。鍋爐受熱面鋼管、焊接材料，要到質(zhì)量可靠、信譽好的廠家去采購。鋼管在出廠前直要求逐根進行渦流探傷。管材、焊材要分類入庫，妥善保管，完善保管領(lǐng)用制度；合金鋼管在使用前應(yīng)逐根進行光譜分析；焊條、焊絲要檢查合格并光譜確認。高壓管焊接要焊工持合格證上崗，并做開工前的焊樣檢查。爐內(nèi)焊口宜作100％無損探傷檢查。有些電廠對受熱面外委施工的焊口檢驗工作收歸本廠金屬室負責(zé)，也是一個可行的辦法。

四、“拉裂”引起“四管”漏泄

所謂“拉裂”是指在鍋爐經(jīng)過多次起停后在管子—管子、管子—密封件、管子—剛性梁連接部件之間由于熱膨冷縮不同步，位移不同步，又無足夠的補償能力的情況下管子產(chǎn)生的裂紋漏泄。這些部位爐外有保溫層，爐內(nèi)往往又是管排密集，人員難以預(yù)先檢查發(fā)現(xiàn)，也很難裝設(shè)監(jiān)測設(shè)備。“拉裂”引起的漏泄所占比例較大，應(yīng)采取措施，避免和減少“拉裂”漏泄。

1. 管子—管子之間的拉裂

例如夾持管、定位管、屏間屏內(nèi)焊接管等。前兩項在設(shè)計上應(yīng)考慮加裝“過渡板”，避免管子與管子直接接觸；管屏爐外部分，管子之間不必焊接，使管子有一定的補償能力?！斑^渡板”與管子間的連接焊縫，應(yīng)不等強，即焊接高度應(yīng)略低于管子壁厚。

2. 管子一密封件之間的拉裂

管子一密封件處的拉裂主要發(fā)生在過熱器、再熱器、水冷壁的穿墻管處。這個問題主要應(yīng)在設(shè)計階段和安裝期間解決。要把鍋爐的支吊裝置，鍋爐膨脹死點、膨脹方向、膨脹量考慮清楚，要有自我補償能力，但是在實際鍋爐上包括一些進口鍋爐或引進技術(shù)鍋爐對這一問題考慮得很不周到，使得電廠在機組投產(chǎn)后難以應(yīng)對。要檢查補償節(jié)是否適當，預(yù)留膨脹間隙及方向是否正確，穿墻后的爐外管段應(yīng)有彎曲弧度，使之具有足夠的自我補償能力。有些300MW鍋爐過熱器再熱器爐外管段進行了改造，由直管改成彎管。管子與密封件之間的焊接也應(yīng)采用不等強焊接方法。如果發(fā)現(xiàn)爐頂過熱器管塌落或嚴重變形，應(yīng)進行處理，恢復(fù)其支吊裝置，密封裝置。

有些鍋爐在管子穿過密封板處，再加一個補償套筒，可增加一定的補償能力，這個辦法可供參考。

3. 管子一剛性梁之間的拉裂

在現(xiàn)代大型鍋爐的爐膛及尾部都裝有剛性梁，剛性梁通過過渡部件與管子連接，剛性梁是鍋爐的重要部件，它確保鍋爐整體形狀及剛性，在鍋爐內(nèi)爆或外爆時，保護鍋爐不受損傷。要搞清楚鍋爐各個部位的剛性梁及鍋爐膨脹系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)想，管子與剛性梁之間的膨脹“死點”及膨脹方向。管子與剛性梁之間的連接件應(yīng)完好，不應(yīng)有開裂，嚴重變形及卡阻現(xiàn)象；剛性架內(nèi)側(cè)與管子之間的空隙要充填隔熱材料，以防剛性梁內(nèi)側(cè)受熱產(chǎn)生彎曲變形，產(chǎn)生附加應(yīng)力給管子，嚴重時會使管子裂紋。

上面從結(jié)構(gòu)方面介紹了一些預(yù)防管子拉裂的措施，下面再介紹兩項與以上三個拉裂類型有關(guān)的預(yù)防措施，供電廠參考。

現(xiàn)代大型鍋爐基本上都是懸吊結(jié)構(gòu)，在運行時爐體有小量的“擺動”，肉眼可見。為了防止擺動量過大，造成管子撕裂，并控制位移量及位移方向，在鍋爐設(shè)計中考慮了控制鍋爐膨脹中心的鋼梁鋼柱、拉桿及限制位移量的拉緊彈簧，如果滑槽中的滑板間隙過大，拉緊彈簧不受力應(yīng)調(diào)整。有兩個電廠鍋爐尾部煙道擺動量較大，爐內(nèi)有喘流聲，據(jù)分析和煙氣流頻率與尾部煙道固有頻率一致或接近有關(guān)，在尾部加裝分隔板，擺動與喘流聲有所下降。

鍋爐起停、升溫升壓、降溫降壓過程，屬于非穩(wěn)定狀態(tài)，各部件的膨脹冷卻極不均勻，管子承受很大的熱應(yīng)力及機械應(yīng)力。為此各鍋爐廠家都嚴格規(guī)定升溫升壓、降溫降壓速率。我們發(fā)現(xiàn)有不少電廠并未認真執(zhí)行，特別是故障停爐后，為了有更多的檢修時間，往往提前快速通風(fēng)冷卻，有時為了趕時間并網(wǎng)，也加快升溫升壓速度。這樣就大大增加了管子拉裂的可能性，類似這樣的起停操作次數(shù)多了，管子拉裂漏泄在所難免。我們建議應(yīng)嚴格按廠家要求，進行起停爐，升溫升壓，降溫降壓，正常運行中升、減負荷，也以平緩均勻為宜。

五、超溫引起“四管”爆漏

超溫引起“四管”爆漏，在“四管”爆漏中所占比例較大。超溫問題，詳見本章第二節(jié)，這里不再詳述。

管子過熱、磨損、拉裂所引起的爆漏次數(shù)約占總爆漏次數(shù)的80％。通過爐內(nèi)檢查、定期檢驗、蠕脹測量、剩余壁厚測量、無損測量管內(nèi)結(jié)垢厚度、割管取樣分析、無損金相檢驗等技術(shù)手段，及時準確掌握“四管”技術(shù)狀態(tài)，作出針對性技術(shù)措施，擬訂具體整治項目計劃，消除缺陷隱患，防患于未然。

六、水質(zhì)不良引起水冷壁大面積爆漏

（l）一臺新投產(chǎn)的300MW鍋爐由于化學(xué)水處理設(shè)備中的樹脂經(jīng)給水系統(tǒng)進人鍋爐，造成水冷壁大面積結(jié)垢腐蝕過熱鼓包漏泄，水冷壁換管量約占其總量的1／4。

（2）冷凝器漏泄造成爐管腐蝕爆漏。一臺以河水為冷凝器冷卻水的125MW機組，已發(fā)現(xiàn)冷凝器漏泄，導(dǎo)電率及硬度等汽水品質(zhì)變差，電廠以木糠堵漏，水質(zhì)勉強合格，數(shù)日后水質(zhì)又惡化，再用木糠堵漏，就這樣機組在水質(zhì)不合格，勉強合格條件下連續(xù)運行了約30天，發(fā)現(xiàn)爐膛高溫區(qū)水冷壁管多處爆破，停爐后檢查發(fā)現(xiàn)管子內(nèi)壁嚴重結(jié)垢腐蝕鼓包穿孔漏泄，更換了一批管子，被迫臨時追加了一次酸洗。

（3）還有一臺以海水為冷凝器冷卻水的300MW機組，投產(chǎn)后不久，冷凝器漏泄，但沒有及時發(fā)現(xiàn)，直到汽機高壓缸通流部分阻力加大，300MW機組只能帶到250MW負荷時，停機檢查發(fā)現(xiàn)高壓缸通流部分嚴重結(jié)鹽，通道堵塞納1/4，葉片銹蝕。水冷壁、過熱器割管檢查有輕微腐蝕，尚無結(jié)垢現(xiàn)象。

（4）垢量超標仍不進行酸洗。前些年有個別電廠鍋爐已運行十多年，水冷壁結(jié)垢嚴重，經(jīng)常有穿孔漏泄；省煤器也有銹蝕現(xiàn)象，從運行年限及垢量，按部頒酸洗導(dǎo)則均應(yīng)進行鍋爐酸洗，酸洗后割管檢查，酸洗效果良好，振下腐蝕嚴重，更換了不少壁厚減薄超標的管子。

加強汽水品質(zhì)監(jiān)控。給水、爐水、蒸汽品質(zhì)關(guān)系鍋爐“四管”運行安全。應(yīng)嚴格按基建、生產(chǎn)有關(guān)行業(yè)標準執(zhí)行。在機組投產(chǎn)初期，適值安裝、調(diào)試。據(jù)了解參加查評的電廠中，電廠交插共管時期，約有一半出現(xiàn)過汽水品質(zhì)問題，問題發(fā)生在一時，危害很可能是這臺機組的一生！

在機組運行中汽水品質(zhì)應(yīng)保持穩(wěn)定，向高標準靠攏。一旦出現(xiàn)汽水品質(zhì)波動或下降，即使還能滿足品質(zhì)的下限要求，也應(yīng)立即查明原因，限期消除，并書面報告主管廠領(lǐng)導(dǎo)。

以海水或河水作冷卻水的冷凝器發(fā)生泄漏，應(yīng)迅速采取臨時補救措施，如果汽水品質(zhì)不能恢復(fù)正常，應(yīng)減負荷，單面停止冷凝器運行，進行徹底處理。

爐管垢量超標及運行時間到期的鍋爐，要進行酸洗。酸洗有助于提高“四管”運行的安全性，還能提高鍋爐運行的經(jīng)濟性。

七、海濱電廠冷灰斗水冷壁腐蝕漏泄

有兩個海濱電廠，以海水作爐底渣斗冷卻水。水封槽、插板及冷灰斗護板嚴重腐蝕穿孔漏水，冷灰斗下部水冷壁管出現(xiàn)大面積海水腐蝕，出現(xiàn)過漏泄停爐事故。電廠已把水槽、插板全部換成不銹鋼，暴露的水冷壁管以耐火混凝土覆蓋保護。

建議電廠在大小修期間對冷灰斗水封槽區(qū)域的耐火耐凝土要注意檢查，有殘缺的應(yīng)修復(fù)，對水冷壁要做好防腐保護。

八、技術(shù)資料管理不規(guī)范

我們查閱了電廠大小修“四管”技術(shù)記錄，有部分電廠記錄很不齊全，沒有裝訂成冊，分散放在班組、車間或檢修公司甚至某些個人手中，還有的不知放在何處。所記內(nèi)容比較簡單，基本上是計劃項目，完成工作量的匯總。為此建議：

（1）把機組大修、小修、故障檢修技術(shù)記錄、資料、統(tǒng)一規(guī)劃，分篇分章分節(jié)，統(tǒng)一規(guī)格，匯編成冊，分專業(yè)完成。如鍋爐可成一篇，鍋爐本體可成一章，“四管”可成一節(jié)。內(nèi)容包括：①項目計劃；②實際完成的工作量，所消耗的備件材料；③重大技改項目的安全技術(shù)措施，設(shè)計要點及簡圖，完工后測試報告及結(jié)論；④檢修中發(fā)現(xiàn)的重大問題及處理方案；⑤檢驗數(shù)據(jù)；

⑥尚存在的問題，技術(shù)分析及處理意見；⑦大修后的綜合試驗及單項試驗報告等。目前有許多廠是外包大、小修的，施工人員變動比較大，搞好技術(shù)資料管理更顯得必要。如能把大小修、故障檢修技術(shù)資料管理納入計算機管理更好。但印制成冊或分冊仍是必要的，畢竟計算機不能普及到每個班組及施工個人。

（2）“四管”爆漏統(tǒng)計表。廣東省電力系統(tǒng)各廠多年來普遍采用“四管”爆漏分析統(tǒng)計表，有利于全面掌握“四管”爆漏的情況，制訂對策。該表不僅僅統(tǒng)計停爐事故，而是把所有的漏泄點作為統(tǒng)計對象，重在真實，重在技術(shù)分析，為擬定對策打下基礎(chǔ)，與獎懲考核不掛鉤。電廠統(tǒng)計存檔與上報主管部門合一，每半年統(tǒng)計報告一次。該表設(shè)了如下欄目：

1）爐號；

2）時間（年、月、日）；

3）摘要：停爐（時間）、減負荷（時間）、檢修水壓發(fā)現(xiàn)；

4）部件名稱；

5）簡圖、漏泄點位置及說明；

6）爆漏點數(shù)：初始／吹損擴大；

7）按設(shè)備分類：省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器；

8）按技術(shù)分類：管材、焊縫、磨損、腐蝕、過熱、裂紋、其他；

9）按責(zé)任分類：設(shè)計不周、產(chǎn)品質(zhì)量差、檢修不良、運行不良、指揮不當、其他。

（3）建議開發(fā)《“四管”防爆漏軟件系統(tǒng)》，據(jù)了解目前國內(nèi)也有一些關(guān)于“四管”防爆漏的管理軟件，但實質(zhì)上只是電廠發(fā)生“四管”爆漏后，把爆漏記錄提供給軟件管理單位，且不說這些原始資料是否全面，據(jù)此軟件系統(tǒng)也只能作一些統(tǒng)計分析工作，比如說給出“磨損”、“過熱”、“機械損傷”、“疲勞裂紋”等這些電廠不難得出的結(jié)論，一般不能提供預(yù)測及前瞻性的提示。因此電廠只把它看作便于查詢的統(tǒng)計表，作用不大，所以電廠興趣也不大。我們認為應(yīng)結(jié)合電廠實際及需求開發(fā)實用性強的軟件系統(tǒng)，要增加在線監(jiān)測內(nèi)容如溫度、應(yīng)力監(jiān)測、壽命管理、事故預(yù)測等項目，并建立軟件中心——電廠的聯(lián)絡(luò)渠道。