【案例分析】華能大連電廠#1鍋爐連續14年無泄漏事故探因

前 言

火電廠鍋爐四管泄漏是長期困擾火電廠安全生產的一大難題，因其引發的事故率高，對發供電和技術經濟指標影響很大。據我國電力某集團公司統計，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，占鍋爐障礙總數的70%，占該集團公司一類障礙的36.8%，嚴重影響火電廠安全經濟運行，因此，分析四管泄漏的原因并采取正確的措施，能夠大大減少鍋爐泄漏的發生，華能大連電廠立足于生產實踐，積極探討四管防磨防爆的方式方法，取得了很大的成績，具體情況如表1 所示，特別是#1鍋爐已經連續14年無四管泄漏事故發生。

設備簡介

華能大連電廠現有裝機容量4×350MW，其中一期工程2×350MW燃煤機組全套引進日本三菱集團設備，鍋爐容量為1150T/H，鍋爐型式為三菱CE—1150，單汽包輻射再熱控制循環（CCRR）露天鍋爐，該爐呈倒U 型布置（見圖1）設計燃用山西晉北煙煤，鍋爐采用單爐膛四角布置、切圓燃燒、平衡通風；制粉系統為冷一次風正壓直吹式，配有五臺RP-903 型中速磨，機組于1988 年投入商業運營。鍋爐的整體布置如圖所示，按照煙氣流向，受熱面依次布置為二級過熱器、三級過熱器、二級再熱器、三級再熱器、四級過熱器、一級過熱器、省煤器。所有受熱面采用順列布置，對高溫煙區受熱面有防止高溫積灰的作用，對煙溫區受熱面可減低飛灰磨損，為防止結渣和積灰，前后屏過熱器分別采用了2088mm 和522mm 的特寬節距，煙氣溫度較高的二、三級再熱器和過熱器也采用了較寬的節距，作為防磨的基本措施，各對流受熱面根據其外部的煙氣溫度控制適當的煙氣流速，其中省煤器的煙氣流速為9.6m/s。

2 鍋爐四管泄漏的原因

影響“四管”爆漏的原因很多, 有設計、制造、施工、檢修、運行、管理和煤種等諸多方面,而且這些因素又相互作用。因此各種爆漏往往不是由單一因素造成, 而是幾個因素同時存在并交互作用的結果。根據2005 年華能公司范圍內爐管泄漏統計，焊接、磨損、過熱和疲勞缺陷是四大主要失效問題，其中焊接缺陷所占比例較大（共17次占27％）—--------—大部分是制造或安裝時的焊接質量問題，其次是磨損（共15次占25％）——大部分是吹灰磨損（8次）另為飛灰磨損（7次），其余依次為超溫過熱（共13 次占21％）、疲勞開裂（共19 次占15％）、母材（共4 次占7％）、腐蝕（共2 次占3％）及氫損傷（共1次占2％）等失效。具體詳見圖2。

2.1 燃用劣質煤，加劇磨損

近幾年來，由于煤炭市場供求日趨緊張，煤質呈逐年下降趨勢,不僅設計煤種無法滿足，而且含硫量嚴重超標及灰分顆粒大的煤大量進入電廠，如圖3為發生高溫硫化反應導致管道外表面產生的點坑狀腐蝕，據國外有關資料介紹，這種腐蝕的速率很快，較嚴重的平均管壁減薄為 0.5～0.7 mm/yr（0.6～0.8mm/104h），更嚴重的甚至達到 2～4mm/yr（2.3～4.5mm/104h）；灰分大也會導致通流部分的受熱管嚴重磨損，而且是正對著煙氣流動方向的管壁面會明顯減薄，因此加裝防磨瓦是勢在必行的措施。另外，由于煤質灰分大、易結焦，運行人員就要加大吹灰力度，由于吹灰器的頻繁吹灰又導致各個受熱面管道受到吹灰磨損，根據2005年華能公司的統計，吹灰磨損占了磨損事故的一半。

2.2 機組升降負荷頻繁，導致爐管熱疲勞

機組擔負調峰任務，機組啟、停或負荷變動頻繁，負荷高時達350MW，低時只有210MW，高低負荷之間相差懸殊，引起爐管金屬熱疲勞導致爆管。如我廠的水冷壁下聯箱的焊口曾幾次是在停機后發生的泄漏。又如鍋爐四角水冷壁管與燃燒器風箱在熱態時，因膨脹不均勻，造成風箱筋板焊縫幾次拉裂水冷壁管。

2.3 設計方面的原因

二級再熱器由于設計材質等級偏低，運行中再熱器管超溫現象嚴重，經覆膜金相檢查，確認再熱器管球化已達3～4 級。為使檢修方便通行，日方設計中在水平煙道和尾部豎井之間留有4排的檢修通道，此通道造成下部一級過熱器管排劇烈磨損。

2.4 爐管腐蝕和焊口質量原因

管子腐蝕和安裝、檢修時焊接質量欠佳也是“四管”爆漏的原因?；痣姀S燃煤中含有的Na、K、S等元素在燃燒后產生氧化物，凝結在爐管上，與煙氣中的金屬反應成硫酸鹽，該硫酸鹽有粘性，形成結渣，煙氣中的SO3穿過灰渣與爐管表面上的Fe2O3和硫酸鹽發生反應生成低熔點的復合硫酸鹽，當覆蓋于管壁外表面的硫酸鹽與管材氧化后生成的氧化物形成低熔點液態共晶時，就構成“基體金屬--氧化膜--熔鹽層--含硫煙氣”的四相三界面系統，導致爐管發生以電化學過程進行的熱腐蝕；局部還存在較嚴重的沖蝕磨損。焊口的質量也不能忽視，鍋爐水冷壁下集箱焊口曾2次出現泄漏，通過檢查分析，認定是原焊口質量存在缺陷，經年長日久腐蝕出現小孔泄漏。

3．應對措施

分析了爐管的泄漏原因后，針對我廠鍋爐出現的若干實際問題，我們主要采取了以下的五點措施。

3.1 加強對鍋爐的技術改造

投產初期，由于設計、制造及安裝方面的問題，鍋爐頻繁發生泄漏事故，省煤器及頂棚過熱器均因制造質量泄漏，二級再熱器因設計材質等級較低而爆管，為確保鍋爐安全穩定運行，十幾年來，在鍋爐檢修期間，對鍋爐進行了全面的技術改造，自1992 年6 月11 日至今，#1鍋爐未發生泄漏事故。

近幾年主要的技術改造項目：

①再熱器改造

由于設計材質等級偏低，運行中再熱器管超溫現象嚴重，經覆膜金相檢查，確認再熱器管球化已達3～4 級，經與三菱公司多次談判，提出了二級再熱器外6 圈管更換（共40屏，每屏10圈），材質等級由SA213-T12 提高到SA213-T22。2000 年8 月大修，二級再熱器更換10排。2006年3月檢修，二級再熱器更換17排，三級再熱器更換16 排。

②過熱器改造

由于煙氣的沖刷導致一級過熱器管壁減薄，因此管排全部更換，共108 排，432 道焊口，并在磨損部位加裝防磨孔300 余塊。97 年5 月份檢修中發現二級過熱器及三級過熱器與管屏固定管之間相互磨擦，致使管道磨損嚴重，更換管10 根。2000 年8 月大修，一級過熱器檢查7 組，頂棚漏風處理。

③水冷壁改造

99 年6 月份檢查發現水冷壁折焰角處管子磨損嚴重，加裝防磨瓦保護，計30 處。2006年3月檢修后墻水冷壁折焰角更換102 根。每年特殊部位的水冷壁進行有計劃噴涂。

此外，針對防磨防爆小組的檢查情況對個別超標的管道也進行了及時的更換，這里就不再一一闡述。

3.2 加強檢修管理，制定實施防磨計劃

針對設備的磨損情況制定防磨計劃，一方面利用大修機會有計劃地對鍋爐受熱面進行整治；充分利用機組大、小修機會對鍋爐受熱面進行重點整治，對磨損、脹粗、熱腐蝕嚴重超標的管子及時予以更換。對一些重點防磨或防腐區域刷防磨涂料，加防磨護瓦裝置或金屬噴鍍，增強其防磨性能。另外，根據狀態檢修對鍋爐的各種壓力管道進行全部或部分更換，從而確保了鍋爐長周期的連續運行。

另一方面是利用小修或機組備用停機對機組易磨損部位進行跟蹤檢查，做到逢停必檢。對變形、磨損嚴重的管子及時更換，對易磨損部位采取相應防磨措施，提高其耐磨性能，特別是對高、低溫再熱器、對流過熱器、前后隔墻省煤器和側、后包覆過熱器等進行重點檢查，把爆管事故消除在萌芽狀態。

3.3 加強運行管理

運行時認真操作，實行壓紅線運行考核，嚴禁鍋爐超負荷運行，認真按規程升、降負荷，加強對管壁溫度的監視，減少管壁超溫。加強入爐煤快速分析預報工作，為運行人員精心操作、勤調整提供了依據。飛灰測碳在線系統，更有利于爐運人員及時調整一、二次風的風量及配比。液壓可調得磨煤機加卸載系統的投用，不僅使電耗下降，而且煤粉顆粒更均勻，燃燒更安全，避免了燃燒不完全的煤粉顆粒沖刷水冷壁管引起磨損爆漏。運行人員認真進行燃燒調整，盡量減少煙氣處于強還原性氣氛而造成對爐管的熱腐蝕。加強燃煤摻燒工作是運行的重點工作，我廠入廠煤種繁多，供煤礦點近10家，各礦點煤質差別很大，如阜新、雙鴨山等礦點煤種，平均低位發熱量只有4000大卡左右，如直接入爐，會造成鍋爐結焦，有可能造成鍋爐滅火、打炮等重大事故，為防止上述事故發生，我們根據鍋爐設計熱值的要求及入廠煤的實際情況，將不同煤質分堆存放，各煤種搭配入爐，做好燃煤摻燒工作以達到鍋爐燃燒的要求，有利于安全經濟運行。優化吹灰的運行方式，實現科學吹灰，要根據燃煤的易結焦部位有針對性地進行吹灰；另外，還要采取升降負荷方式來進行除焦，此種方法簡單易行、效果明顯，而且對鍋爐的損傷較小。

3.4 認真抓好承壓管的焊接工作

對于承壓管的焊接，我們從技術工人、管材、焊絲等進行了認真的挑選，并盡可能提供給工作人員一個舒適的工作環境，并規定堅決制止疲勞作業，焊接采用質量較好的氬弧焊，焊后進行焊口的無損檢測，不符合要求的返工重來，有效地提高了焊接質量，防止發生因焊接質量的問題而引起的泄漏事故。采用RT等手段對原焊口進行抽查檢測，對焊接有氣孔等工藝不合要求的及時處理，并堅持“四不放過”的原則。

3.5 制定嚴密的組織措施

九二年，廠部成立了以生產廠長為組長的鍋爐防磨防爆小組，成員包括檢修部鍋爐檢修人員、策劃部金屬專工、運行部運行專工等，小組定期舉行會議，討論當前鍋爐運行出現的問題并提出一系列解決措施，并在檢修期間實施，小組實行嚴格的責任分工，下級單位要對上一級負責，小組實行獎懲制度，對發現并解決重大隱患給予獎勵，由于疏忽或責任原因等人為因素造成的鍋爐泄漏事故要進行懲戒。

多年來，鍋爐防磨防爆小組兢兢業業，人員變化但責任、制度不變，并且使鍋爐防磨防爆管理制度日益完善，三年滾動計劃的執行也使鍋爐防磨防爆工作更加有的放矢，得心應手，且調動各方人員積極性，獻計獻策，力爭在鍋爐防磨防爆工作中取得更大的成績。

3.6 預防鍋爐泄漏的技術措施

為了預防鍋爐泄漏我們采取了以下六點技術措施。完善購煤渠道，優化燃煤的煤質，對特高含硫量及發熱量極低的燃煤拒絕入廠；每臺鍋爐均安裝了鍋爐四管泄漏報警設備，防止鍋爐泄漏事故的進一步擴大；完善鍋爐管運行溫度管理系統，實時監測定期匯總分析，為金屬監督及檢修工作提供了可靠依據；制訂鍋爐檢修三年滾動工作計劃，并隨鍋爐運行情況每年作相應調整；改善鍋爐檢修人員工作條件，每次檢修前均對鍋爐內部進行水沖洗，對及時發現鍋爐管磨損及腐蝕等問題，提高整個檢修質量起到了積極作用；堅持鍋爐檢修工作中的嚴格驗收制度，層層負責，層層把關，全面保證鍋爐檢修質量。

4 結束語

由于華能大連電廠采取了上述有力措施，近幾年，因“四管”爆漏而影響機組停運次數比以前大大降低，取得了良好的效果，特別是#1鍋爐已經連續14年未發生四管泄漏事故?，F在，一方面隨著國家經濟的持續高速發展，電力市場迫切要求機組大負荷長時間運行的同時還要參與電網的調峰工作，這對設備逐漸老化的機組是一個嚴峻的挑戰；另一面煤炭生產及煤炭運輸市場的緊張，導致煤源復雜而且煤質惡劣，這對鍋爐的工作環境帶來了嚴重的威脅，因此，探討在這種環境下如何保持鍋爐的無泄漏運行還是一個任重道遠的工作。