鍋爐四管漏泄事故分析及治理措施

鍋爐四管漏泄事故分析及治理措施

元寶山水庫有三座鍋爐。2002年，由于鍋爐“四管”泄漏，2002年凈氣量為72.7%，2003年為53.8%，2004年為60%。如圖1所示，2002年，由于鍋爐泄漏，未停機對其進行16次，2003年為7次，2004年為6次。這仍然是制約裝置穩(wěn)定運行的主要因素。自2005年上半年以來，由于鍋爐泄漏，設備關閉三次。因此，有必要對設備進行全面系統(tǒng)分析，重新分類加熱處理的概念，進一步完善和改進設備的“四管”泄漏處理措施，使其更具相關性和影響力。1水冷壁裂紋及管路原始缺陷對近兩年全廠3臺鍋爐漏泄事故資料的整理,將所有漏泄次數按鍋爐編號進行統(tǒng)計,結果如表1所示.將漏泄次數按漏泄部位來統(tǒng)計,結果如表2所示.從表2中可以看出,近一段時期的鍋爐漏泄部位主要集中在水冷壁.從表面現象上分析這些漏泄的直接原因,大致有4類,即裂紋、管材原始缺陷、過熱和磨損減薄,統(tǒng)計結果見圖2.其中裂紋是導致鍋爐漏泄的最主要因素,其次是管材原始缺陷.裂紋在鍋爐設備中存在的隱蔽性最強,憑肉眼檢查不易被查出;其危害性也最大,萌發(fā)裂紋源后,一旦條件具備,它就會不斷擴展,最后導致管子突然失效而漏泄.裂紋產生的原因也相當復雜,對于鍋爐受熱面來說,水冷壁水吹灰區(qū)域熱疲勞、結構應力集中、原始缺陷、局部振動等,都會導致裂紋萌發(fā)和擴展.對最近幾次由于裂紋原因造成的漏泄進行深入分析,找出產生裂紋的根源,并歸類和統(tǒng)計,結果見圖3.從圖3中可以看出,水吹灰區(qū)域熱疲勞和結構應力集中是引發(fā)裂紋的主要因素,如果這2種因素(或更多)疊加起來,那么裂紋的萌發(fā)幾率就會更高,其擴展速度就會更快,危害也就更大.水冷壁水吹灰區(qū)域內的焊口、間隙板焊縫咬邊處、斜坡拐角及角部等部位,就屬于這種情況.結構設計不合理或存在咬邊、未焊透等焊接缺陷,致使某一部位的應力集中水平較高,在機組起停、負荷波動或系統(tǒng)振動等因素的作用下,引發(fā)裂紋導致鍋爐“四管”漏泄,在所有的漏泄次數中占的比例是相當大的.2#鍋爐2004年9月12層東墻水冷壁管與人孔門墻盒焊接處漏泄、2005年3月15層西南角水冷壁漏泄、3#抽爐煙口下方南側角部漏泄以及3#爐中壓安全門預熱管管座與接管焊口的漏泄,都屬于這種原因.除裂紋之外,管子母材存在的裂紋、重皮、劃痕、表面凹坑及夾渣等原始缺陷,也是造成鍋爐漏泄的一項重要原因.2004年11月3#鍋爐末級過熱器西數第10排、南數第11根管漏泄(見圖4)及2005年3月2#鍋爐爐內+85m北墻水冷壁東數105根管漏泄,都是因為管材存在原始缺陷造成的.此外,由于燃燒調整等原因,造成爐內熱負荷嚴重不均勻,致使某一部分受熱面管子壁溫超過其許用溫度上限,造成短期過熱或長期過熱爆管.2005年3月5日,1#鍋爐4層東南角末級過熱器懸吊管爆管(見圖5),就是因為煤質差、燃燒調整不當等,致使末級過熱器下部結礁嚴重(結焦率達70%),造成該部位的熱負荷隨煙氣流量和流速的增大而增大,最后導致過熱爆管.爆管部位材質為15Mo3,規(guī)格為?30×5.整個爆口形如喇叭口,爆口邊緣較鈍,呈厚唇形,爆口兩側管子有明顯漲粗,爆口上側管徑測量值達33.20mm(見圖5).通過以上分析,應主要針對水冷壁裂紋和管材原始缺陷以及對流受熱面蒸汽吹灰通道的磨損減薄等問題來開展“四管”漏泄的治理工作.同時,應對爐外壓力管道的分支管管座及接管焊口等部位予以重視,今年3#鍋爐B爐水循環(huán)泵出口平衡管及2#鍋爐3#中壓安全門預熱管管座接管焊口漏泄,已經敲響了警鐘.目前,1#鍋爐受熱面存在的主要問題,是水冷壁水吹灰區(qū)域的墻式過熱器及其圍帶管熱疲勞裂紋,8層省煤器蒸汽吹灰通道水平管和南側彎頭磨損,末級過熱器和二級再熱器懸吊管渦流磨損等.2#鍋爐受熱面存在的主要問題是水冷壁在抽爐煙口、燃燒器、人孔門、角部梳形板、斜坡拐角等應力集中部位的裂紋,斜坡水冷壁的磨損減薄,噴燃器附近水冷壁爐內向火側的高溫腐蝕,受熱面管材的原始缺陷,蒸汽吹灰通道對流受熱面的磨損等.3#鍋爐主要是水冷壁水吹灰區(qū)域(包括斜坡角部和拐角)熱疲勞裂紋、間隙板焊縫咬邊、水平低溫過熱器飛灰磨損及管材原始缺陷等.以上這些,都是今后在鍋爐漏泄治理中應重點解決的問題.2治理措施和建議2.11其他侵權問題的防治通過對省煤器彎頭和水平管近幾年測量數據的統(tǒng)計和分析,已經大致掌握了其磨損速度:彎頭部位為0.15mm/a,吹灰通道水平管為0.30mm/a,因此應首先更換超標的水平管,再更換彎頭.對于對流受熱面懸吊管,因為它不但要承受內部工質的縱向和橫向應力,在縱向上還要承受其他對流受熱面管材質量及其內部工質質量等載荷,屬于典型的雙向應力狀態(tài),危險程度較大,因此應密切監(jiān)視其吹損減薄和局部渦流磨損情況,對超標管應及時予以更換.對于水冷壁及墻式過熱器水吹灰區(qū)域熱疲勞裂紋,應利用每次大小修機會進行仔細普查,對于超標裂紋應采取焊補和局部換管措施.同時,通過測量分析和計算,找出裂紋的擴展規(guī)律和速度,建立切合實際的數學模型,對其進行壽命評估和預測,在確保安全性的基礎上,實施有計劃和有針對性的處理和換管,逐步提高檢修工作的經濟性.針對2007年3月5日4層上末級過熱器懸吊管爆管漏泄問題,小修期間要對該部位懸吊管進行全面普查,管徑漲粗超標的全部更換掉.同時,也要加強燃燒調整和末級過熱器結礁情況監(jiān)視,發(fā)現結礁嚴重時要適時安排停爐清礁,確保爐內熱負荷的均勻性.從近兩年來看,熱噴涂對遏止噴燃器附近區(qū)域的水冷壁高溫腐蝕有顯著效果,應繼續(xù)對該區(qū)域進行表面熱噴涂.2.22水冷壁管磨損減薄1)定期對抽爐煙口、燃燒器、人孔門、角部梳形板、斜坡拐角等應力集中部位進行表面滲透檢驗,發(fā)現并徹底消除裂紋缺陷.同時對一些結構進行改進,以減少應力集中程度或使應力集中部位轉移到非危險部位.如對人孔門密封墻盒與水冷壁管焊縫結構進行改造,使應力集中部位轉移到墻盒與卡塊之間的焊縫和卡塊與間隙板之間的焊縫上去,就會杜絕該部位的漏泄現象(見圖6).2)加強對斜坡水冷壁管磨損減薄、角部應力集中及拐角部位裂紋的治理力度.對磨損減薄至2.5mm以下的斜坡水冷壁管應予以全部更換;對減薄沒有達到2.5mm以下的和防磨瓦損壞的,應補加防磨瓦,并積極探索對其實施表面熱噴涂防磨工藝.對斜坡及其角部的間隙板焊縫進行全面檢查,發(fā)現裂縫和咬邊等缺陷要徹底消除.對拐角部位存在裂紋的管子,要按嚴重程度制定更換計劃,逐步更換掉.3)在機組大修時,對斜坡磨損和變形嚴重的部位要實施有計劃地整片更換,新片在更換前應進行表面滲鋁或熱噴涂等防磨工藝處理.4)對噴燃器附近水冷壁爐內向火側的高溫腐蝕,嚴重的并具備更換條件的,應全部更換,不嚴重的或更換不了的,也應探索采取表面熱噴涂工藝進行處理.5)對水冷壁水吹灰區(qū)域、吹灰器孔及抽爐煙口模鍛件焊口和噴燃器附近等部位的裂紋,以及管材原始缺陷等,每次大小修都要全面普查和處理.6)對對流受熱面蒸汽吹灰通道和煙氣走廊部位的磨損減薄管進行檢查測量,超標的予以更換,防磨瓦失效的要進行更換修復.特別是省煤器彎頭和二級過熱器入口水平管,磨損速度非?？?應予以重視.7)應嚴格執(zhí)行鍋爐起動、停機和負荷調節(jié)的有關操作規(guī)定,確保鍋爐起動、停機和負荷調節(jié)過程中汽溫和汽壓的升降速率在允許范圍內,減少其對鍋爐受熱面的沖擊.2.33坡角部和拐角部焊縫整平治理經過再熱器改造和近幾年的治理,3#鍋爐漏泄次數已經有了大幅度降低.今后應重點對水冷壁水吹灰區(qū)域(包括斜坡角部和拐角)熱疲勞裂紋、間隙板焊縫咬邊、水平低溫過熱器飛灰磨損及末級過熱器管材原始缺陷等進行綜合治理.對南北斜坡咬邊管和硬物擊傷坑進行打磨補焊;對南北斜坡水冷壁存在大量劃痕及減薄管加防磨瓦.同時,定期對末級再熱器出口聯箱聯絡管進行全面檢查,對末級過熱器出口聯箱管座進行打