【案例分析】火電廠鍋爐四管泄漏原因及防范

    火電廠鍋爐四管泄漏是長期困擾火電廠安全生產(chǎn)的一大困難，因其引發(fā)的事故率高，對發(fā)供電和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響很大。據(jù)我國電力某團(tuán)體公司統(tǒng)計，2003年一季度全公司一類障礙57次，火電廠鍋爐占30次，其中21次是鍋爐"四管"泄漏，占鍋爐障礙總數(shù)的70％，占該團(tuán)體公司一類障礙的36．8％，嚴(yán)重影響火電廠安全經(jīng)濟(jì)運行。江西省南昌發(fā)電廠2臺125 MW機(jī)組分別于1988年10月和1989年9月投產(chǎn)，運行時間較長，且常年燃用劣質(zhì)煤，鍋爐設(shè)備磨損嚴(yán)重，20世紀(jì)90年代中期"四管"爆漏頻繁。針對南昌電廠的實際情況，采取相應(yīng)的對策及防范措施，減少了"四管"爆漏的發(fā)生。

1 四管泄漏的主要原因

1.1 燃用劣質(zhì)煤，加劇磨損

近幾年來，由于煤炭市場供求日趨緊張，煤質(zhì)呈逐年下降趨勢，從近3年看，南昌電廠的煤質(zhì)熱值、灰份年均勻值分別為2000年16.467 MJ/kg、40.13％；2001年為16.15 MJ/kg、43.01％；2002年為15.52 MJ/kg、45.91％； 2003年1季度為15.04MJ/kg、46.57％。由于南昌電廠2臺機(jī)組運行時間均在10年以上，加上燃煤灰份含量增加，致使鍋爐受熱面磨損加劇。

1.2 機(jī)組升降負(fù)荷頻繁，導(dǎo)致爐管熱疲憊

機(jī)組擔(dān)負(fù)調(diào)峰任務(wù)，2000-2002年3年中2臺125 MW'機(jī)組均勻負(fù)荷分別為95.18 MW、90.94MW、101.30MW。機(jī)組啟、?；蜇?fù)荷變動頻繁，負(fù)荷高時達(dá)125 MW，低時只有65MW，高低負(fù)荷之間相差懸殊，引起爐管金屬熱疲憊導(dǎo)致爆管。如前隔墻省煤器管在運行中曾被拉斷。又如鍋爐四角水冷壁管與燃燒器風(fēng)箱在熱態(tài)時，因膨脹不均勻，造成風(fēng)箱筋板焊縫多次拉裂水冷壁管。

1.3 煤質(zhì)變化大，易超溫

南昌電廠燃煤設(shè)計低位發(fā)熱為14.66 MJ/kg。因煤質(zhì)變化頻繁且偏離設(shè)計值太大，致使運行風(fēng)量調(diào)整不能適應(yīng)變化的需要，引起短時超溫累積成長期過熱而引發(fā)爆管。2000年人爐煤低位發(fā)熱量高時達(dá)19.05MJ/kg，低時只有13.64MJ/kg；2001年最高達(dá)20．03MJ/kg，低時只有13.72MJ/kg；2002年高時也有18.55MJ/kg，低時只有12．35MJ/kg。

1.4 煙氣流通部位設(shè)計欠妥

設(shè)備設(shè)計布局或結(jié)構(gòu)不公道，使某些部位煙氣走廊煙速增大，加劇了沖洗磨損。例如前隔墻省煤器下集箱距低溫再熱器彎頭太近，使煙氣碰撞下集箱形成渦流沖洗低溫再熱器彎頭，多次爆管。

1.5 爐管腐蝕和焊口質(zhì)量問題

管子腐蝕和安裝、檢驗時焊接質(zhì)量欠佳也是"四管"爆漏的原因?；痣姀S燃煤中含有的Na、K、S等元素在燃燒后產(chǎn)生氧化物，凝聚在爐管上，與煙氣中的SO3，反應(yīng)成硫酸鹽，該硫酸鹽有粘性，形成結(jié)渣，煙氣中的SO3，穿過灰渣與爐管表面上的Fe2O3，和硫酸鹽發(fā)生反應(yīng)天生低熔點的復(fù)合硫酸鹽，當(dāng)覆蓋于管壁外表面的硫酸鹽與管材氧化后天生的氧化物形成低熔點液態(tài)共晶時，就會構(gòu)成"基體金屬-氧化膜-熔鹽層-含硫煙氣"的4相3界面系統(tǒng)，導(dǎo)致爐管發(fā)生以電化學(xué)過程進(jìn)行的熱腐蝕；局部還存在較嚴(yán)的沖蝕磨損。

焊口的質(zhì)量也不能忽視，鍋爐主省煤器下集箱短管焊口曾2次出現(xiàn)泄漏，通過檢查分析，認(rèn)定是原焊口質(zhì)量存在缺陷，經(jīng)年永日久腐蝕出現(xiàn)小孔泄漏。

2 "四管"防爆的應(yīng)對措施

2.1 加強檢驗治理，制定實施防磨計劃

針對設(shè)備的磨損情況制定防磨計劃，一是利用大修機(jī)會有計劃地對鍋爐受熱面進(jìn)行整治；充分利用機(jī)組大修機(jī)會對鍋爐受熱面進(jìn)行重點整治，對磨損、脹粗、熱腐蝕嚴(yán)重超標(biāo)的管子及時予以更換。對一些重點防磨或防腐區(qū)域刷防磨涂料，加防磨護(hù)瓦裝置或金屬噴鍍，增強其防磨性能。另外，2000年對10號爐主省煤器進(jìn)行全部更換，2002年對11號爐低溫再熱器的低溫段進(jìn)行了全部更換，高溫段兩側(cè)進(jìn)行了部分更換，從而確保了鍋爐長周期的連續(xù)運行。二是利用小修或機(jī)組備用停機(jī)對機(jī)組易磨損部位進(jìn)行跟蹤檢查，做到逢停必檢。對變形、磨損嚴(yán)重的管子及時更換，對易磨損部位采取相應(yīng)防磨措施，進(jìn)步其耐磨性能，特別是對高、低溫再熱器、對流過熱器、前后隔墻省煤器和側(cè)、后包袱過熱器等進(jìn)行重點檢查，把爆管事故消除在萌芽狀態(tài)。

2.2 加強運行治理

運行時認(rèn)真操縱，實行壓紅線運行考核，嚴(yán)禁鍋爐超負(fù)荷運行，認(rèn)真按規(guī)程升、降負(fù)荷，加強對管壁溫度的監(jiān)視，減少管壁超溫。加強人爐煤快速分析預(yù)告工作，為運行職員精心操縱、勤調(diào)整提供了依據(jù)。飛灰測碳在線系統(tǒng)，更有利于爐運職員及時調(diào)整一、二次風(fēng)。DCS等系統(tǒng)的投用，不僅使電耗下降，而且煤粉顆粒更均勻，燃燒更安全，避免了燃不完全的煤粉顆粒沖洗水冷壁管引起磨損爆漏。運行職員認(rèn)真進(jìn)行燃燒調(diào)整，盡量減少煙氣處于強還原性氣氛而造成對爐管的熱腐蝕。

2.3 加強燃煤摻燒工作

南昌電廠鍋爐燃煤均勻低位發(fā)熱量14.66MJ/kg，人廠煤品種繁多，供煤礦點近40家，各礦點煤質(zhì)差別很大，如河南義馬、淮南李嘴、萍鄉(xiāng)天宇等礦點煤種，均勻低位發(fā)熱量20MJ/kg以上，如直接進(jìn)爐，會造成鍋爐結(jié)焦，又如萍鄉(xiāng)昌龍、高坑升華等礦點煤種，均勻低位發(fā)熱量僅有11 MJ/kg，如直接人爐，有可能造成鍋爐滅火、打炮等重大事故。

根據(jù)鍋爐設(shè)計熱值的要求及人廠煤的實際情況，將不同煤質(zhì)分堆存放，各煤種搭配人爐，做好燃煤摻燒工作以達(dá)到鍋爐燃燒的要求，有利于安全經(jīng)濟(jì)運行。

2.4 對設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造

對設(shè)計遺留題目適時進(jìn)行技術(shù)改造。例如：2臺125 MW機(jī)組鍋爐原后隔墻省煤器下集箱布置不當(dāng)，易使煙氣產(chǎn)生渦流嚴(yán)重沖洗四周的低溫再熱器彎頭，造成其磨損爆管。在1996年的10號爐大修和1997年的11號爐大修中，將后隔墻省煤器下集箱下移，消除了煙氣渦流現(xiàn)象，此后該隔省下集箱四周低再彎頭再未發(fā)生泄漏，效果良好。

針對鍋爐熱態(tài)時四角燃燒器風(fēng)箱四周水冷壁管因膨脹不均勻被拉裂的題目，更換靠風(fēng)箱的各2圈水冷壁管，并重新調(diào)整或更換了風(fēng)箱支吊架，使水冷壁管和風(fēng)箱膨脹同步，通過以上處理，近3年多再未出現(xiàn)類似的水冷壁管被拉裂的泄漏。

2.5 認(rèn)真抓好承壓管的焊接工作

盡量采用質(zhì)量較好的氬弧焊，焊后進(jìn)行焊口的無損檢測，不符合要求的返工重來，有效地進(jìn)步了焊接質(zhì)量，防止發(fā)生因焊接質(zhì)量的題目而引起的泄漏事故。對原焊口進(jìn)行抽查檢測，對磨損、腐蝕或工藝分歧要求的及時處理。

2.6 嚴(yán)格考核

為了調(diào)動職工搞好"四管"防爆的積極性，進(jìn)步鍋爐設(shè)備運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，南昌電廠制定了《鍋爐"四管"防磨防爆考核條例》，根據(jù)機(jī)組連續(xù)運行時間的是非來獎罰有關(guān)單位和個人，對于停爐檢查到磨損或脹粗超標(biāo)的管子給予獎勵，對檢驗鉗工工藝、焊工的焊接質(zhì)量、金屬室的檢驗都實施了相應(yīng)考核方法，對鍋爐泄漏報表，檢查報表，超溫報表的及時性和正確性也予以考核。為確保大修質(zhì)量，同時制定了《大修考核辦法》，實行百分制考核，以安全、質(zhì)量放在首位，包括機(jī)組連續(xù)運行時間的是非均在考核之列，對出現(xiàn)題目的部分，嚴(yán)格執(zhí)行考核條例，決不手軟。

由于南昌電廠采取了上述有力措施，近幾年，因"四管"爆漏而影響機(jī)組停運次數(shù)比以前大大降低，取得了良好的效果。