扩建机组在防止锅炉四管泄漏中应注意的几个问题

引言

据历年机组可靠性统计数据分析，锅炉四管泄漏是造成机组非计划停运第一因素。随着厂网分开，竞价上网，锅炉四管泄漏将会给发电企业造成越来越大的经济损失，而且会给电网的安全运行造成威胁。造成锅炉四管泄漏的原因很多，但归根到底主要是以下三条：管材拉裂、管材过热和焊接缺陷，另外，机械磨损和吹灰器吹损造成的“四管”爆漏也占一定的比例。下面将就如何做好电厂#6、#7 机组扩建工程中的预防工作，在源头上控制“四管”泄漏谈一点个人的看法。

1、管材拉裂

1.1 炉膛密封部位的拉裂

为了防止炉膛漏灰、漏风，保证锅炉的稳定燃烧，锅炉设计和安装均要考虑对锅炉炉膛的四角、隔墙和顶棚穿管部位进分密封，沿用的密封方法一般采用较为简单的焊接办法，即将这些部位直接焊接或用连接板焊接。由于两个不同部件内部流动介质温度不同，膨胀系数不同，其膨胀量肯定不一样，直接焊接会在连接部位产生较大应力，随着锅炉的启停和机组的调峰，这些部位将会发生拉裂。例如我公司#4、#5 炉前后包墙过热器与侧墙水冷壁连接板多次拉裂，#5 炉扩大小修水压试验中发现大屏过热器西数第三屏南侧屏由北向南数第8根在密封盒处拉裂，都属于此类情况。机组扩建中在包覆过热器与侧墙水冷壁、中隔墙与侧包墙、顶棚过热器与侧包覆过热器的连接焊缝上应采取的预防措施是割开或分段割开连接焊缝，允许其自由膨胀和局部变形，当然使用该方法必须要重新考虑这些部位的密封(镇江高资电厂、戚墅堰电厂通过这种方法解决了包覆过热器与侧墙水冷壁、包覆过热器与顶棚过热器连接部位拉裂的问题)；在穿顶管部位应采取的预防措施是预先焊制一段套管，再将套管与密封板焊接（常熟电厂在机组的改造中采取了这种方法）。

1.2 集箱管座角焊缝的疲劳拉裂

我公司#4、#5 炉高温过热器、高温再热器和后屏过热器进出口联箱管座角焊缝连续发生过多次爆管，目前防止集箱管座角焊缝疲劳开裂有二种比较成熟的方法，一种是通过增强联箱接管座的抗疲劳能力来防止管座角焊缝开裂，将联箱接管座换成加强管座，即保持管座内径不变，加厚接管座的壁厚，同时将管座与联箱焊接方式，由半插入式改成骑座式，保证角焊缝全焊透，来增加接管座抗疲劳能力；另一种方法是降低管座角焊缝所承受的应力值，在联箱下部接管部位增加膨胀弯，通过膨胀弯的变形来降低管座角焊缝的应力值，从而避免接管座角焊缝的开裂。扩建定货和安装时如能将二种方法同时采用，将会取得更好的效果。1.3 受热面管与锅炉附属部件的连接

锅炉人孔门、防爆门、燃烧器及其支撑部件不可避免地要与受热面接触，对这些部位连接，首先要尽可能避免采用焊接方法，如果必须采用焊接方法，应避免与受热面管直接焊接，尽可能焊在鳍片上，同时要保证其焊接质量，严格控制焊接咬边，避免因咬边产生应力集中使焊缝开裂拉裂受热面管（我公司99 年#4 炉扩大小修曾发现看火孔周围水冷壁管的鳍片出现裂纹并延伸至水冷壁管，利港发电厂98 年曾因人孔门与尾部包覆过热器管焊接处拉裂造成泄漏）。

2、管材过热

2.1 异物堵塞

制造、安装过程中的残留物，如联箱或管道内的铁屑、眼镜片或其它杂物均会造成受热面堵塞、管内工质流动不畅、流量减少而发生是管材过热爆管（扬州第二发电有限公司2001年7月、8月曾发生两次高温过热器爆管，在所爆管弯头处发现有金属杂物堵塞弯头）。扩建中应采取的预防措施是加强联箱和受热面管排制造的监造工作，严把联箱和管排封堵关，在联箱和受热面管封堵前，彻底清除联箱和管内杂物；在联箱安装前，割手孔对联箱内部进行宏观检查，确定联箱内部是否有加工残留物或其它异物，对联箱每只接管内壁进行宏观检查，确定管座口是否卡有“眼镜”片、根部焊瘤是否超标；在管排安装之前应对管排逐根进行通球试验，并及时进行封堵，排除异物堵塞受热面管的可能。

2.2 选材裕度偏小

选材裕度偏小再加上运行中燃烧偏斜等因素是造成管材过热特别是高温过热器管爆管的另一主要原因。表1 是扩建时几种常见管材的使用温度范围：

电厂扩建采用国产机组，由于国内钢厂和锅炉厂的生产水平和工艺水平限制，如果根据管材使用温度的上限选择钢材将会给以后的运行和维护增加沉重的负担。比如我公司#4、#5炉根据钢102能耐温600℃，炉内管选用了钢102，但实质上国内该钢种并不能达到此温度，再加上燃烧偏斜造成热偏差，使高温过热器管不断发生过热爆管，在使用时间还未到8万小时的情况下不得不把炉内管排全部换成T91，损失大量的财力、货力和人力。扩建中采取的预防措施应是在造价许可的范围内尽可能提高材质档次，炉内管尽量采用T9l 或更高材质，炉外管应把12CrlMoV 改为钢102（华能南京电厂原苏联锅炉炉内管采用的是TP304 管材，扬州第二发电有限公司美国锅炉炉内管采用的是同一管排，根据温度梯度选用不同材质和厚度的管材）。

3、焊接质量

扩建机组的焊接包括在制造厂的焊接和现场安装的焊接，从可靠性的统计数据看，有多次爆管原因为制造工艺不良或焊接质量不良，如何对焊接质量进行有效的控制将对机组将来安全稳定的运行起关键的作用。无论扩建时采用何种质保体系，以下几点都应特别引起重视：

一、制造厂的监造工作：不论选择哪家制造单位，都应按有关规程和标准的要求对重要设备（如受热面管和联箱等）进行监造，监造不应局限于各节点的监督检查，更重要的是应对整个制造过程进行全过程的监督，落实责任制，发现问题及时进行处理，将有关制造缺陷消灭在萌芽状态；二、安装过程的监督工作：1、通过协商制订出统一的质量标准；2、查焊接人员资质；3、查焊接工艺的采用；4、查焊接质量的检验；5、查质保体系的运作；具体如何监督应根据扩建时采用何种质保体系作具体的运作。

4、磨损和吹损

4.1 磨 损

受热面管的磨损主要发生在省煤器管、炉内定位管（夹屏管）与管排、燃烧器附近的水冷壁管。首先扩建中省煤器的选型非常重要，从我公司的经验来看，螺旋鳍片管和肋片管的省煤器要优于光管省煤器，而螺旋鳍片管和肋片管相比，螺旋鳍片管的抗磨损性能更强一点。同时，在安装时对易磨损的部位应提前加装防磨（如穿墙管部位）；其次对定位管与管排之间的磨损，应先确定适当的定位方式，在此基础上安装时对可能磨损的部位提前加装防磨；（最后对燃烧器的安装要引起足够的重视，排除运行过程中对附近的水冷壁管可能造成的不利影响（徐州发电厂曾发生过因燃烧器安装的原因导致周围水冷壁的爆管）。

4.2 吹 损

根据二十五项反措的要求和提高锅炉热效率的需要，扩建机组必定要安装吹灰器，根据其它电厂的经验来看，在使用吹灰器初期，吹损受热面的现象几乎都发生过，应该引起我们高度的重视。安装时，可在吹灰器上增装温度测点，监控吹灰器的运行和停用状况，并可在吹灰器的行程上提前加装防磨。防止锅炉“四管”爆漏是一个非常复杂的系统工程，涉及到锅炉“四管”的设计、制造、安装、检修、运行及停炉期间的保养，不论哪一环节失控，均有可能造成锅炉在运行中“四管”发生爆漏，给发电公司造成巨大损失。只有在扩建工程中把防止“四管”爆漏放在一个相当的高度，引起各级领导的高度重视，才能做好这项工作，为机组投产以后的安全运行提供保证。