淺談鍋爐四管爆漏原因分析和預(yù)防措施
爆口塑性變形大,管徑有明顯脹粗,管壁減薄呈刀刃狀;一般情況下爆口較大呈喇叭狀;爆口呈典型的薄唇形爆破;爆口的微觀為韌窩(斷口由許多凹坑構(gòu)成);爆口周圍管子材料的硬度顯著升高;爆口周圍內(nèi)、外壁氧化皮的厚度,取決于短時(shí)超溫爆管前長(zhǎng)時(shí)超溫的程度,長(zhǎng)時(shí)超溫程度越嚴(yán)重,氧化皮越厚。如果存在爐膛高度設(shè)計(jì)偏低,火焰中心偏后、受熱面偏大、受熱面選材裕度不夠或錯(cuò)用材料、動(dòng)力工況差、蒸汽質(zhì)量流速偏低和受熱面結(jié)構(gòu)不合理等因素,都會(huì)造成受熱面超溫或存在較大的熱偏差及局部超溫;在制造、安裝和檢修中,如果出現(xiàn)管內(nèi)異物堵塞而造成工質(zhì)流動(dòng)不暢、斷路、短路等情況,會(huì)導(dǎo)致受熱面的超溫;運(yùn)行中如果出現(xiàn)燃燒控制不當(dāng)、火焰后移、爐膛出口煙溫高或爐內(nèi)熱負(fù)荷偏差大,燃燒不完全引起煙道二次燃燒,減溫水投停不當(dāng)、管內(nèi)結(jié)垢等情況,也會(huì)造成受熱面過(guò)熱。加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)整和監(jiān)視,控制管壁超溫是預(yù)防過(guò)熱的主要措施。下電#2爐2005年鍋爐更換過(guò)熱器管后在機(jī)組啟動(dòng)后發(fā)生爆管非停,后檢查發(fā)現(xiàn)管內(nèi)堵塞異物導(dǎo)致管道過(guò)熱爆破。
4.焊接質(zhì)量和拉裂
鍋爐本體是由受熱面焊接組裝起來(lái)的,每個(gè)受熱面的每一根管子都有多個(gè)焊口,一臺(tái)大型鍋爐整個(gè)受熱面焊口數(shù)量多的達(dá)幾萬(wàn)個(gè)。而受熱面又是承受高溫高壓的設(shè)備,焊接缺陷主要有裂紋、未焊透、未熔合、咬邊、夾渣、氣孔等,這些缺陷存在于受熱面金屬基體中,使基體被割裂,產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。在介質(zhì)內(nèi)壓作用下微裂紋的尖端、未焊透、未熔合、咬邊、夾渣、氣孔等缺陷處的高應(yīng)力逐漸使基桿開裂并發(fā)展成宏觀裂紋,最終貫穿受熱面管壁導(dǎo)致爆漏事故。焊接缺陷的產(chǎn)生原因很多,它與結(jié)構(gòu)應(yīng)力、坡口形式、母材、焊接材料、焊接參數(shù)、熱處理工藝和焊工技術(shù)水平等有關(guān)。保證焊接質(zhì)量必須加強(qiáng)焊工管理及焊接工藝質(zhì)量的檢驗(yàn)評(píng)定。對(duì)鍋爐壓力容器焊接的焊工,應(yīng)經(jīng)考試合格持證施焊,實(shí)際施焊位置、管種、尺寸應(yīng)和合格證所規(guī)定準(zhǔn)許施焊項(xiàng)目相一致;要特別注意合金鋼、異種鋼的焊接,注重焊接準(zhǔn)備、焊接、熱處理、焊后檢驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié);加強(qiáng)金屬監(jiān)督,防止錯(cuò)用鋼材及焊接材料,特別是對(duì)有關(guān)焊口要全面進(jìn)行金屬檢驗(yàn)合格。
所謂"拉裂"是指在鍋爐經(jīng)過(guò)多次起停后在管子-管子、管子-密封件、管子-剛性梁連接等部件之間由于熱膨冷縮不同步,位移不同步,又無(wú)足夠的補(bǔ)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(cè)設(shè)備。避免管子和-管子如過(guò)熱器管排夾持管、定位管、屏間屏內(nèi)焊接管等在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮加裝"過(guò)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(bǔ)償能力,"過(guò)渡板"與管子間的連接焊縫,應(yīng)不等強(qiáng),即焊接高度應(yīng)略低于管子壁厚。管子一密封件處的拉裂主要發(fā)生在過(guò)熱器、再熱器的穿墻管處,水冷壁、包墻管與鰭片連接末端等。這個(gè)問(wèn)題主要應(yīng)在設(shè)計(jì)階段和安裝期間解決,要把鍋爐的支吊裝置,鍋爐膨脹死點(diǎn)、膨脹方向、膨脹量考慮清楚,要有自我補(bǔ)償能力。
補(bǔ)償節(jié)是否適當(dāng),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(bǔ)償能力。如果發(fā)現(xiàn)爐頂過(guò)熱器管塌落或嚴(yán)重變形,應(yīng)進(jìn)行處理,恢復(fù)其支吊裝置,密封裝置。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(guò)過(guò)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(shí),保護(hù)鍋爐不受損傷。所以必須搞清楚鍋爐各個(gè)部位的剛性梁及鍋爐膨脹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想,管子與剛性梁之間的膨脹"死點(diǎn)"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(yán)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。"拉裂"引起的漏泄所占比例較大,應(yīng)認(rèn)真檢查減少"拉裂"漏泄,預(yù)防拉裂主要是消除應(yīng)力集中現(xiàn)象。張熱#2爐2009年檢修停爐后發(fā)現(xiàn)壁式再熱器管子泄漏,檢查發(fā)現(xiàn)壁再與密封板本應(yīng)自由膨脹但電建安裝時(shí)焊接為一體導(dǎo)致拉裂。下電#3爐2007年在噴燃器角部發(fā)生鍋爐啟動(dòng)時(shí)鰭片拉裂水冷壁導(dǎo)致暴漏事件。
二、鍋爐"四管"爆漏預(yù)防措施
鍋爐"四管"泄漏的因素較多,必須針對(duì)不同的原因從運(yùn)行和檢修以及管理等方面采取預(yù)防措施。
1、加強(qiáng)檢修管理,制定實(shí)施防磨計(jì)劃
至上而下提高認(rèn)識(shí),加強(qiáng)"四管"的檢查監(jiān)督力度。防磨防爆人員要充分利用大、小修對(duì)四管進(jìn)行宏觀檢查,堅(jiān)持"逢停必檢"原則,掌握鍋爐"四管"金屬長(zhǎng)期運(yùn)行中的性能規(guī)律,發(fā)現(xiàn)和消除金屬事故的隱患。對(duì)高溫腐蝕、磨損、脹粗、鼓包、應(yīng)力集中等情況加強(qiáng)檢查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)徹底地處理。加強(qiáng)金屬監(jiān)督和化學(xué)分析,對(duì)熱負(fù)荷較集中部分采取割管檢查和化學(xué)分析,對(duì)易結(jié)焦、易磨損、吹灰器易吹薄的部位進(jìn)行側(cè)厚檢查,對(duì)過(guò)熱器、再熱器等易超溫的部位進(jìn)行金相分析。加強(qiáng)四管附件的檢查,如防磨瓦、管排卡子和護(hù)體鐵,整理管排嚴(yán)防形成煙汽走廊。對(duì)檢修焊口做好無(wú)損探傷檢驗(yàn),把好焊接質(zhì)量控制關(guān)。同時(shí)要提高檢修水平,針對(duì)設(shè)備老化進(jìn)行受熱面更換等技術(shù)改造。
2、加強(qiáng)運(yùn)行管理和爐水監(jiān)督
運(yùn)行人員要認(rèn)真操作,按規(guī)程升降負(fù)荷。日常密切監(jiān)視四管報(bào)警情況,嚴(yán)防受熱面"四管"超溫,加強(qiáng)對(duì)管壁溫度的監(jiān)視,減少管壁超溫。燃料專業(yè)要加強(qiáng)入爐煤快速分析預(yù)報(bào)工作,為運(yùn)行人員精心操作、勤調(diào)整提供依據(jù),便于運(yùn)行人員及時(shí)調(diào)整一、二次風(fēng),合理調(diào)整風(fēng)粉量和過(guò)剩空氣量,使煤粉在爐內(nèi)充分燃燒。保證磨組在最佳狀態(tài)運(yùn)行,嚴(yán)格控制煤粉細(xì)度減少設(shè)備磨損。認(rèn)真進(jìn)行燃燒調(diào)整,控制火焰中心不傾斜,嚴(yán)格控制各部件的參數(shù),嚴(yán)禁超限運(yùn)行,加強(qiáng)受熱面吹灰,防止局部結(jié)焦超溫。加強(qiáng)爐水監(jiān)督,保證品質(zhì)合格等。
三、結(jié)論
防止"四管"爆漏是一項(xiàng)綜合工程,應(yīng)從運(yùn)行、檢修、技術(shù)改進(jìn)等方面加強(qiáng)監(jiān)督、管理和檢查、綜合考慮。下花園發(fā)電廠歷來(lái)重視鍋爐"四管"泄漏的預(yù)防工作,成立了以生產(chǎn)廠長(zhǎng)為組長(zhǎng)的鍋爐"四管"防磨防爆專項(xiàng)治理工作小組,定期對(duì)機(jī)組運(yùn)行、檢修中暴露出的問(wèn)題開展專題分析活動(dòng),超前謀劃和防范,修訂《防止"四管"爆漏管理規(guī)定》,制定切實(shí)可行的目標(biāo)、技術(shù)措施,層層落實(shí)崗位責(zé)任制。運(yùn)行人員根據(jù)煤質(zhì)變化及時(shí)調(diào)整燃燒,控制合理風(fēng)速,控制管壁超溫、加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)督和化學(xué)監(jiān)督。檢修人員提高檢修質(zhì)量和金屬監(jiān)督力度。防磨防爆工作小組最近10年去托電、盤電、張熱電、石熱等電廠外出進(jìn)行專項(xiàng)檢查,積累了豐富的大機(jī)組檢查經(jīng)驗(yàn),并應(yīng)用到下電的防磨防爆檢查工作中,堅(jiān)持集團(tuán)公司"逢停必檢"方針,盡可能地?cái)U(kuò)大檢查范圍,加強(qiáng)對(duì)隱蔽部位的檢查,發(fā)現(xiàn)了許多問(wèn)題并及時(shí)處理,大大地減少了鍋爐非停,保證了發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn):
1、程紹兵等《大容量鍋爐高溫受熱面超溫失效原因及對(duì)策》廣東電力,2004年1月
2、范從振《鍋爐原理》水利電力出版社1986年5月第一版
3、黃劍弈《淺析鍋爐四管泄漏和爆破的原因》廣東電力研究所
責(zé)任編輯:電力交易小郭
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