火電機(jī)組鍋爐四管漏泄的原因分析

火電機(jī)組鍋爐四管漏泄的原因分析

熱能設(shè)備鍋爐的“四管道”泄漏是指鍋爐的冷壁、熱裝置、加熱裝置和省煤裝置的泄漏?！八墓堋甭┬鼓茉斐蓹C(jī)組非計(jì)劃停運(yùn),對機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行威脅極大。新建火電機(jī)組在基建過程中,采取何種方法和工藝控制以防止機(jī)組投運(yùn)后發(fā)生承壓部件的漏泄,是基建工程的重點(diǎn)。1鍋爐“四管”泄漏的主要類型和原因1.1長期過熱爆管破口外觀特征超溫爆管是由于某種原因?qū)е鹿茏咏饘賹?shí)際工作溫度超過鋼材允許的下臨界點(diǎn)溫度,在介質(zhì)內(nèi)壓作用下發(fā)生破壞的故障現(xiàn)象。一般分為短期超溫爆管和長期超溫爆管兩類。短期過熱爆管的破口外觀特征為:破口附近管子脹粗較大,破口張口很大,呈喇叭狀,破口邊呈減薄撕裂狀。水冷壁管短期過熱爆管破口內(nèi)壁由于爆管時管內(nèi)汽水混合物急速沖擊,顯得十分光潔,外壁一般呈藍(lán)黑色。短期超溫爆管的主要原因如下:a.火焰沖刷爐墻,導(dǎo)致局部熱負(fù)荷過高。b.管內(nèi)汽水循環(huán)不良,如管內(nèi)積聚堵塞焊渣、小工具、鐵屑等。c.汽水分配不均,部分管路循環(huán)停滯或流量過低。d.管內(nèi)嚴(yán)重結(jié)垢,使管子傳熱效果變差,管子金屬超溫失效。e.給水中斷。f.尾部煙道再燃燒。長期過熱爆管破口外觀特征為:管子的破口不大,破口斷裂面粗糙不平整,破口附近有較多平行于破口的軸向裂紋;破口外表面有一層較厚的氧化皮,氧化皮很脆,易剝落;破口處的脹粗不大,但脹粗范圍比較大。長期超溫爆管的主要原因如下:a.煙氣熱偏差過大,管子熱負(fù)荷超過設(shè)計(jì)值。b.管子金屬材料使用不當(dāng)。c.局部熱負(fù)荷較高,管子壁溫高于其規(guī)定值。d.管內(nèi)冷卻介質(zhì)流量偏低。e.受熱面積灰、結(jié)焦。1.2機(jī)械磨損的原因機(jī)械磨損是管排結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)或結(jié)構(gòu)失效,導(dǎo)致管排或與構(gòu)件之間,因爐內(nèi)煙氣的擾動而相互磨擦碰撞發(fā)生損傷失效。機(jī)械磨損的主要原因如下:a.管排或管子之間的固定件失效或安裝、設(shè)計(jì)不合理。b.吹灰器卡澀,蒸汽長期吹掃,管道損傷。c.受熱面熱態(tài)膨脹后相互接觸碰撞。d.燃燒器與附件管子距離太近,長期振動或調(diào)整角度時磨擦碰撞形成損傷。e.在介質(zhì)管道縮口、擴(kuò)口區(qū)域或轉(zhuǎn)彎較大的區(qū)域,介質(zhì)長期沖刷減薄。1.3飛灰磨損引起的失效飛灰磨損是由于爐內(nèi)煙氣飛灰含量超過設(shè)計(jì)值或局部煙氣流速過大,造成灰粒子長期沖刷管道金屬,導(dǎo)致其失效。飛灰磨損的主要原因如下:a.煤質(zhì)變化,灰分量超過設(shè)計(jì)值上限。b.煙氣短路,局部煙速過高。c.受熱面積灰,煙氣通流面積減少,單側(cè)或局部煙氣流速較高。d.爐墻存在漏風(fēng)、漏灰點(diǎn)。e.燃燒器開裂,煤粉沖刷附近管道。f.在煙道內(nèi)存在較大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)或流道面積突然縮小。1.4機(jī)組的基本特征應(yīng)力失效是由于受熱面結(jié)構(gòu)或管路間結(jié)構(gòu)不合理,長期運(yùn)行,熱應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力或殘余應(yīng)力超過金屬允許值而形成失效。應(yīng)力失效的主要原因如下:a.整體膨脹不均,局部應(yīng)力超標(biāo)。b.爐膛爆炸。c.長期的溫度交變運(yùn)行,形成交變應(yīng)力而造成疲勞損壞。d.異種鋼結(jié)構(gòu)之間的連接存在較大溫差應(yīng)力,如不銹鋼密封件與碳鋼管子之間的焊接處。e.支吊架失效,管排形成局部應(yīng)力超標(biāo)。f.水沖擊產(chǎn)生溫度熱應(yīng)力,如減溫水噴射霧化不好,減溫器套筒出口部位、盲腸管道與主干管連接部分由于疏水回流產(chǎn)生溫度交變應(yīng)力。g.在機(jī)組啟動或停止過程中,溫度變化超過規(guī)定值。h.機(jī)械振動形成交變應(yīng)力,如疏水管道固定在鋼結(jié)構(gòu)上,集箱隨爐體振動,疏水管根部形成機(jī)械交變應(yīng)力。i.管圈在加工過程中形成殘余應(yīng)力未能完全消除。j.密封結(jié)構(gòu)不合理,形成結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力。1.5高溫腐蝕和爐爐防菌工藝化學(xué)腐蝕的主要原因如下:a.應(yīng)力狀態(tài)下存在化學(xué)腐蝕介質(zhì)。b.煙氣中硫化物等腐蝕性介質(zhì)含量過高。c.灰垢長期積聚在管子表面,高溫下形成垢下腐蝕。d.火焰沖刷爐墻造成金屬表面高溫氧化。e.停爐保養(yǎng)、水壓試驗(yàn),防腐措施采取不當(dāng)。f.爐水中氯離子含量超標(biāo),造成奧氏體不銹鋼腐蝕。g.酸洗過程控制失敗,酸液或堿液在受熱面中停留時間過長,或酸堿液體進(jìn)入立式過熱器中。h.爐內(nèi)加藥失效,爐水質(zhì)量超標(biāo)。1.6泄漏原因。據(jù)初環(huán)的分類,主要有a.管道材質(zhì)不當(dāng)。由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、管材應(yīng)用錯誤或異種金屬焊接,造成工作應(yīng)力或溫度環(huán)境超過金屬的允許界限而形成失效。b.焊縫泄漏。焊縫質(zhì)量不良或缺陷發(fā)展形成泄漏。c.大塊焦渣或受熱面固定卡件脫落而砸傷受熱面、檢修過程中誤傷受熱面以及因材質(zhì)原始缺陷等造成泄漏。綜上所述,“四管”泄漏原因可分為:機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷;機(jī)組安裝、調(diào)試質(zhì)量缺陷;檢修質(zhì)量缺陷;原材料質(zhì)量缺陷;運(yùn)行控制調(diào)整方式不當(dāng);燃用超過設(shè)計(jì)范圍煤質(zhì)。2應(yīng)防止鍋爐建成后“四管”泄漏2.1鍋爐投運(yùn)可靠性影響因素分析根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和上述分析,系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷對鍋爐“四管”泄漏影響很大,在鍋爐廠的原始設(shè)計(jì)中,應(yīng)對爐膛結(jié)渣、高溫腐蝕、超溫、磨損、監(jiān)控手段、吹灰方式、爐膛出口熱偏差值、水動力均勻性、蒸汽流量偏差值、應(yīng)力均勻性、管排及管圈之間固定結(jié)構(gòu)形式的合理性、調(diào)溫措施、鍋爐抗結(jié)渣性、管圈材質(zhì)設(shè)計(jì)合理性等方面引起足夠重視,通過合理設(shè)計(jì)進(jìn)行有效控制,以提高鍋爐投運(yùn)的可靠性。2.2嚴(yán)格監(jiān)造,保障制造質(zhì)量在鍋爐的制造過程中,鍋爐廠必須保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。由于電力市場又出現(xiàn)了建設(shè)高峰,廠家生產(chǎn)任務(wù)十分繁重,有時需要加班加點(diǎn)工作,為保證設(shè)備的制造質(zhì)量,監(jiān)造單位對于產(chǎn)品的過程質(zhì)量控制起到?jīng)Q定性的作用,應(yīng)按照監(jiān)造合同和大綱進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)造與驗(yàn)收。2.3監(jiān)督檢查機(jī)制在鍋爐制造和安裝過程中,應(yīng)充分利用鍋爐和壓力容器技術(shù)監(jiān)督機(jī)制,對交付前的產(chǎn)品、安裝前的零部件及安裝后的組件進(jìn)行監(jiān)督復(fù)查,對機(jī)組調(diào)試過程與結(jié)果進(jìn)行跟蹤。鍋爐和壓力容器的技術(shù)監(jiān)督對防止鍋爐投運(yùn)后“四管”泄漏故障的發(fā)生起到了關(guān)鍵作用。2.4強(qiáng)化機(jī)組安裝質(zhì)量控制在機(jī)組安裝隊(duì)伍的選取方面,應(yīng)選用質(zhì)量意識強(qiáng)、安裝經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)水平高的隊(duì)伍,保障機(jī)組的安裝水平。在鍋爐安裝階段,應(yīng)充分發(fā)動各種技術(shù)監(jiān)督力量,檢查安裝過程和安裝質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)安裝中存在問題,及時制訂可行的解決方案,將質(zhì)量隱患消除在萌芽之中。對于機(jī)組安裝單位,應(yīng)在安裝材料的使用控制、工藝規(guī)范上下功夫,防止出現(xiàn)材質(zhì)、規(guī)格和焊材錯用等現(xiàn)象。在鍋爐安裝期間要通過無損探傷對廠家焊口、安裝焊口進(jìn)行滲透檢查,要求安裝單位采取嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施,確保焊接質(zhì)量處于受控狀態(tài)。2.5建立廣泛的信息通道在整個基建工程期間,應(yīng)將監(jiān)造、監(jiān)理、技術(shù)監(jiān)督、安裝過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時收集整理,建立通暢的信息通道。通過收集整理機(jī)組各部分的信息參數(shù)資料,建立準(zhǔn)確完整的機(jī)組設(shè)備臺賬,為機(jī)組投產(chǎn)后提供準(zhǔn)確的設(shè)備狀況信息,防止信息遺漏或決策失準(zhǔn)。2.6提高檢修隊(duì)伍,完善設(shè)備檢修維護(hù)在基建階段,培養(yǎng)高素質(zhì)的運(yùn)行人員,可以為機(jī)組投產(chǎn)后合理組織和控制機(jī)組運(yùn)行,保障機(jī)組運(yùn)行最優(yōu)化狀態(tài)提供有力保證;培養(yǎng)高素質(zhì)的檢修隊(duì)伍,可以及時發(fā)現(xiàn)機(jī)組存在的隱患,用科學(xué)的頭腦分析問題,找到合理的解決對策,對于保障機(jī)組的可靠性十分必要。因此,在基建期間,必須注重對運(yùn)行人員和檢修人員的技能培訓(xùn),注重對現(xiàn)場設(shè)備的掌握,注重對系統(tǒng)邏輯關(guān)鍵性與全面性的了解,從而減少操作中的失誤。3創(chuàng)新材料和信息技術(shù)近年來,針對鍋爐“四管”泄漏問題,一些研究機(jī)構(gòu)從新型材料和信息技術(shù)方面入手,研究出新型的防爆、防漏技術(shù)。在新機(jī)組的設(shè)計(jì)安裝過程中,可以根據(jù)具體情況加以應(yīng)用。3.1及時采取防治措施,消除爐管泄漏造成的影響通過監(jiān)測爐管泄漏后的聲波特性,早期發(fā)現(xiàn)并預(yù)報鍋爐泄漏情況,盡快采取措施,對于防止泄漏范圍擴(kuò)大、消除爐管泄漏造成的影響具有十分重要的意義。爐管泄漏監(jiān)測一般采用煙氣泄漏聲波的單項(xiàng)條件來判斷泄漏發(fā)生的狀況和位置。3.2減少超溫運(yùn)行的方法在高溫受熱面管子壁面預(yù)埋熱電偶,能夠測得不同高度管道壁面金屬的真實(shí)溫度,并且可以長期運(yùn)行,為運(yùn)行人員的操作提供了依據(jù),有效防止受熱面壁溫的超溫運(yùn)行現(xiàn)象。3.3面噴砂處理將水冷壁、高溫過熱器或高溫再熱器(非不銹鋼和T91鋼材)管子表面通過噴砂處理,去除表面的灰垢和氧化層,表面呈現(xiàn)金屬光澤并且為麻面效果。通過電弧將NiW合金或NiCr合金熔化后,利用壓縮空