鍋爐四管漏泄治理工程實例

鍋爐四管漏泄治理工程實例

“四管道”是指粗冷壁管道、省煤管、過熱器管和再熱器管的水冷壁管道。由于熱電廠鍋爐管路系統(tǒng)多年運(yùn)行,往往導(dǎo)致“四管”泄露事故,對熱電廠安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。本文對元寶山熱電廠#2機(jī)組鍋爐的管路漏泄事故進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),自1996年2#機(jī)組大修投入運(yùn)行至今共發(fā)生漏泄160次,其中水冷壁125次,占總漏泄的78.1%;省煤器11次,占總漏泄的6.9%;過熱器17次,占總漏泄的10.6%;再熱器5次,占總漏泄的3.1%;其余疏水管座及聯(lián)絡(luò)管漏泄2次,占總漏泄的1.3%。并且這些漏泄有80%造成機(jī)組被迫停運(yùn)。鑒于此,該文對元寶山發(fā)電廠“四管”漏泄的原因進(jìn)行深入分析,并提出合理治理措施,以便熱電廠管理系統(tǒng)安全運(yùn)行積累寶貴經(jīng)驗。1腐蝕及管路磨損熱電廠鍋爐的管路系統(tǒng)發(fā)生故障的原因主要包括:應(yīng)力超載、管壁及管件腐蝕、管路局部過熱破壞以及管路磨損和質(zhì)量失控。下面結(jié)合幾種常見的鍋爐管路故障進(jìn)行分析。1.1鍋爐應(yīng)力及溫度與疲勞性能的關(guān)系及對策#2鍋爐抽爐煙口自1986年投入運(yùn)行到1996年改造前共發(fā)生漏泄22次,都是因為應(yīng)力裂紋造成的漏泄。分析其原因,應(yīng)力和溫度兩者都能影響鍋爐受熱面管子的使用壽命,當(dāng)受熱面管子受到周圍環(huán)境影響而產(chǎn)生交變應(yīng)力時,就將導(dǎo)致疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展而使其壽命縮短。至于應(yīng)力循環(huán)多少次才會發(fā)生疲勞斷裂,則取決于應(yīng)力大小及環(huán)境條件。一般情況下,應(yīng)力愈高,產(chǎn)生疲勞斷裂所需的循環(huán)次數(shù)愈少。1.2鍋爐腐蝕穿合器引起鍋爐管道腐蝕火電廠水冷管的內(nèi)壁腐蝕較常見,這種腐蝕是爐管內(nèi)表面因氧的侵蝕作用造成坑蝕而導(dǎo)致的。腐蝕是在一個小范圍的管壁上發(fā)生電池作用,其外圍表面為陽極,從而導(dǎo)致爐管腐蝕穿孔。分析其原因,當(dāng)鍋爐停運(yùn)后腐蝕發(fā)生在管束未完全烘干或未以充氮保護(hù)的內(nèi)表面上。從凝結(jié)水中帶來的溶解氧造成坑蝕而引起故障,尤其是再熱器。因再熱器通過汽輪機(jī)凝汽器與大氣相通。水集中彎管處,或水平管段的下垂部分。這樣在存有水的管段內(nèi),管壁發(fā)生電池反應(yīng),導(dǎo)致管子腐蝕。1.3長期超溫金屬氧化鐵垢的影響超溫過熱也就是高溫蠕變,過熱器、再熱器的高溫蠕變是由于冷卻工質(zhì)循環(huán)不夠充分,煙溫過高或材料性能不適應(yīng)實際情況等原因逐漸形成的。這些不正常條件是由下列狀況引起的:(1)因內(nèi)部結(jié)垢,雜質(zhì)而限制管內(nèi)冷卻工質(zhì)流量;(2)鍋爐煙道堵阻;(3)因管子汽側(cè)表面的氧化垢或其他化學(xué)沉積物而降低傳熱能力;(4)燃燒器周期性過量或不穩(wěn)定燃燒;管子材料在高于允許溫度下工作。長期超溫通常在管子加熱側(cè)造成長裂口,裂口程度可能有不同,并可能呈現(xiàn)不同外形?？拷髁芽谏嫌性S多二次裂紋,是判斷長期超溫金屬蠕變的一個征兆;但在脆性的氧化鐵垢上未出現(xiàn)縱向裂紋,并不意味沒有發(fā)生蠕變粗脹。由于經(jīng)過中度高溫引起的中期過熱損壞,在損壞處呈現(xiàn)一定程度的變形和壁厚減薄。1.4金屬磨損率與灰粒撞擊速度的正比鍋爐運(yùn)行中灰粒達(dá)到一定速度時,管束金屬將遭到磨損,據(jù)相關(guān)研究表明,金屬磨損率與灰粒撞擊速度的3.5次方成正比。飛灰磨損是較常見的一種磨損形式,是灰粒高速沖擊管壁引發(fā)磨損,造成管束空擋間、爐墻通道空隙,吊掛與水平管附近的空間磨損增大,從而加快磨損速度。1.5爐管材質(zhì)缺陷質(zhì)量控制主要是人為因素,直接影響著受熱面的檢修質(zhì)量。這樣的人為質(zhì)量失控大致可歸納為管材缺陷和焊接缺陷。管材缺陷就是因管子材質(zhì)不良或錯用管材引起的爐管故障,在管子制造、供應(yīng)和安裝的過程中,隨時隨處都可能由材質(zhì)缺陷造成問題,以后將由這些問題造成應(yīng)力裂紋或疲勞斷裂。焊接缺陷是指管子對接焊接時,未能嚴(yán)格按照金屬焊接加工要求實施焊接所導(dǎo)致的各類焊接缺陷,主要表現(xiàn)為溫度控制和應(yīng)力釋放不當(dāng),熔融不全、過度溶透、夾渣、氣孔、連接不良穿透、咬邊和裂紋等缺陷。2治理措施2.1局部加固方案如前所述,在應(yīng)力超限部位,由于結(jié)構(gòu)應(yīng)力和熱應(yīng)力都比較大,因此必須調(diào)整原結(jié)構(gòu)局部加強(qiáng)方法,提高結(jié)構(gòu)受力承載能力。具體措施就是將原管路中局部四角加固的構(gòu)建更換成膜鍛件,兩側(cè)各三根管更換為φ38×8.8的厚壁管。通過改造方案的實施,在四角加固處再未發(fā)生過由于應(yīng)力裂紋造成的漏泄。應(yīng)力超限處理措施的實施,使每年該類事故發(fā)生率減少2~3次,節(jié)約維修維護(hù)資金150多萬元。2.2復(fù)合鋼管對火炬?zhèn)雀g的抗腐蝕能力為預(yù)防水冷壁向火側(cè)腐蝕,從運(yùn)行角度上要改善燃燒條件即改進(jìn)制粉、調(diào)整各燃燒器的燃料分配和增加二次風(fēng)量等。從檢修的角度出發(fā)就必須采取被動的手段,如熱噴涂等。在其他的電廠用熱噴涂已成功地修復(fù)了被腐蝕的水冷壁管,熱噴涂適合于水冷壁向火側(cè)腐蝕的短期防護(hù)。已涂覆的水冷壁管經(jīng)過一段使用周期后,須再次噴涂才能起到長期防護(hù)作用。爐墻水冷壁腐蝕嚴(yán)重時,應(yīng)使用復(fù)合鋼管,其內(nèi)層為低碳鋼,外層為304型或310型不銹鋼。這種鋼管用雙金屬鋼坯熱扎而成,內(nèi)外兩層為完全的金屬粘合,復(fù)合鋼管內(nèi)層承受水壓并能防止水側(cè)腐蝕,不銹鋼外層起著防止火側(cè)腐蝕的作用。燃燒實踐證明,復(fù)合鋼管比碳鋼管的抗腐蝕能力高4~10倍。根據(jù)元寶山發(fā)電廠#2鍋爐的經(jīng)驗教訓(xùn),再熱器防腐有三點(diǎn):首先,鍋爐蒸汽和減溫水進(jìn)入爐內(nèi),是造成再熱器冷、熱段腐蝕的主要原因。其次在正常停爐時,再熱器僅開疏水門,而不開啟排汽門,完全可以達(dá)到防腐的目的。最后,在機(jī)組停運(yùn)方式上,先停爐后停機(jī),有利于殘留蒸汽的抽出。2.3提高熱材質(zhì)依據(jù)遼寧電力科學(xué)研究院鍋爐技術(shù)研究所對再熱器的超溫過熱提出的保護(hù)性措施,應(yīng)先利用小修機(jī)會對容易發(fā)生爆管的區(qū)域進(jìn)行提高材質(zhì);在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件允許的條件下,對燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改造,以減輕爐膛出口的煙氣殘余旋轉(zhuǎn)。2.4管束吊卡的磨損對于飛灰磨損的預(yù)防與改進(jìn)措施,主要是在檢修過程中,細(xì)致檢查管束吊卡的磨損情況,管束是否脫排,如發(fā)現(xiàn)脫排現(xiàn)象,及時復(fù)位。在爐墻通道空間,為減小其煙氣流速,應(yīng)安裝阻流板,這樣就大大地降低了此空間的煙氣流速,使這附近的爐管磨損得到一定的控制。2.5工藝的培訓(xùn)。在鍋爐經(jīng)過對以往管路漏泄統(tǒng)計,由于焊口缺陷所造成的漏泄,所占的比例大約在8%左右,所以重視對焊工和鐵工的培訓(xùn),同時鍋爐分公司也制定了從領(lǐng)管、車管、打坡口、除銹、施焊到管內(nèi)壓力的調(diào)整等一系列的工藝標(biāo)準(zhǔn),要求工作人員必須嚴(yán)格執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)。3鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性下降自1999年至2012年元寶山電廠加強(qiáng)2#機(jī)