锅炉四管漏泄事故分析及治理措施

锅炉四管漏泄事故分析及治理措施

元宝山水库有三座锅炉。2002年，由于锅炉“四管”泄漏，2002年净气量为72.7%，2003年为53.8%，2004年为60%。如图1所示，2002年，由于锅炉泄漏，未停机对其进行16次，2003年为7次，2004年为6次。这仍然是制约装置稳定运行的主要因素。自2005年上半年以来，由于锅炉泄漏，设备关闭三次。因此，有必要对设备进行全面系统分析，重新分类加热处理的概念，进一步完善和改进设备的“四管”泄漏处理措施，使其更具相关性和影响力。1水冷壁裂纹及管路原始缺陷对近两年全厂3台锅炉漏泄事故资料的整理,将所有漏泄次数按锅炉编号进行统计,结果如表1所示.将漏泄次数按漏泄部位来统计,结果如表2所示.从表2中可以看出,近一段时期的锅炉漏泄部位主要集中在水冷壁.从表面现象上分析这些漏泄的直接原因,大致有4类,即裂纹、管材原始缺陷、过热和磨损减薄,统计结果见图2.其中裂纹是导致锅炉漏泄的最主要因素,其次是管材原始缺陷.裂纹在锅炉设备中存在的隐蔽性最强,凭肉眼检查不易被查出;其危害性也最大,萌发裂纹源后,一旦条件具备,它就会不断扩展,最后导致管子突然失效而漏泄.裂纹产生的原因也相当复杂,对于锅炉受热面来说,水冷壁水吹灰区域热疲劳、结构应力集中、原始缺陷、局部振动等,都会导致裂纹萌发和扩展.对最近几次由于裂纹原因造成的漏泄进行深入分析,找出产生裂纹的根源,并归类和统计,结果见图3.从图3中可以看出,水吹灰区域热疲劳和结构应力集中是引发裂纹的主要因素,如果这2种因素(或更多)叠加起来,那么裂纹的萌发几率就会更高,其扩展速度就会更快,危害也就更大.水冷壁水吹灰区域内的焊口、间隙板焊缝咬边处、斜坡拐角及角部等部位,就属于这种情况.结构设计不合理或存在咬边、未焊透等焊接缺陷,致使某一部位的应力集中水平较高,在机组起停、负荷波动或系统振动等因素的作用下,引发裂纹导致锅炉“四管”漏泄,在所有的漏泄次数中占的比例是相当大的.2#锅炉2004年9月12层东墙水冷壁管与人孔门墙盒焊接处漏泄、2005年3月15层西南角水冷壁漏泄、3#抽炉烟口下方南侧角部漏泄以及3#炉中压安全门预热管管座与接管焊口的漏泄,都属于这种原因.除裂纹之外,管子母材存在的裂纹、重皮、划痕、表面凹坑及夹渣等原始缺陷,也是造成锅炉漏泄的一项重要原因.2004年11月3#锅炉末级过热器西数第10排、南数第11根管漏泄(见图4)及2005年3月2#锅炉炉内+85m北墙水冷壁东数105根管漏泄,都是因为管材存在原始缺陷造成的.此外,由于燃烧调整等原因,造成炉内热负荷严重不均匀,致使某一部分受热面管子壁温超过其许用温度上限,造成短期过热或长期过热爆管.2005年3月5日,1#锅炉4层东南角末级过热器悬吊管爆管(见图5),就是因为煤质差、燃烧调整不当等,致使末级过热器下部结礁严重(结焦率达70%),造成该部位的热负荷随烟气流量和流速的增大而增大,最后导致过热爆管.爆管部位材质为15Mo3,规格为ϕ30×5.整个爆口形如喇叭口,爆口边缘较钝,呈厚唇形,爆口两侧管子有明显涨粗,爆口上侧管径测量值达33.20mm(见图5).通过以上分析,应主要针对水冷壁裂纹和管材原始缺陷以及对流受热面蒸汽吹灰通道的磨损减薄等问题来开展“四管”漏泄的治理工作.同时,应对炉外压力管道的分支管管座及接管焊口等部位予以重视,今年3#锅炉B炉水循环泵出口平衡管及2#锅炉3#中压安全门预热管管座接管焊口漏泄,已经敲响了警钟.目前,1#锅炉受热面存在的主要问题,是水冷壁水吹灰区域的墙式过热器及其围带管热疲劳裂纹,8层省煤器蒸汽吹灰通道水平管和南侧弯头磨损,末级过热器和二级再热器悬吊管涡流磨损等.2#锅炉受热面存在的主要问题是水冷壁在抽炉烟口、燃烧器、人孔门、角部梳形板、斜坡拐角等应力集中部位的裂纹,斜坡水冷壁的磨损减薄,喷燃器附近水冷壁炉内向火侧的高温腐蚀,受热面管材的原始缺陷,蒸汽吹灰通道对流受热面的磨损等.3#锅炉主要是水冷壁水吹灰区域(包括斜坡角部和拐角)热疲劳裂纹、间隙板焊缝咬边、水平低温过热器飞灰磨损及管材原始缺陷等.以上这些,都是今后在锅炉漏泄治理中应重点解决的问题.2治理措施和建议2.11其他侵权问题的防治通过对省煤器弯头和水平管近几年测量数据的统计和分析,已经大致掌握了其磨损速度:弯头部位为0.15mm/a,吹灰通道水平管为0.30mm/a,因此应首先更换超标的水平管,再更换弯头.对于对流受热面悬吊管,因为它不但要承受内部工质的纵向和横向应力,在纵向上还要承受其他对流受热面管材质量及其内部工质质量等载荷,属于典型的双向应力状态,危险程度较大,因此应密切监视其吹损减薄和局部涡流磨损情况,对超标管应及时予以更换.对于水冷壁及墙式过热器水吹灰区域热疲劳裂纹,应利用每次大小修机会进行仔细普查,对于超标裂纹应采取焊补和局部换管措施.同时,通过测量分析和计算,找出裂纹的扩展规律和速度,建立切合实际的数学模型,对其进行寿命评估和预测,在确保安全性的基础上,实施有计划和有针对性的处理和换管,逐步提高检修工作的经济性.针对2007年3月5日4层上末级过热器悬吊管爆管漏泄问题,小修期间要对该部位悬吊管进行全面普查,管径涨粗超标的全部更换掉.同时,也要加强燃烧调整和末级过热器结礁情况监视,发现结礁严重时要适时安排停炉清礁,确保炉内热负荷的均匀性.从近两年来看,热喷涂对遏止喷燃器附近区域的水冷壁高温腐蚀有显著效果,应继续对该区域进行表面热喷涂.2.22水冷壁管磨损减薄1)定期对抽炉烟口、燃烧器、人孔门、角部梳形板、斜坡拐角等应力集中部位进行表面渗透检验,发现并彻底消除裂纹缺陷.同时对一些结构进行改进,以减少应力集中程度或使应力集中部位转移到非危险部位.如对人孔门密封墙盒与水冷壁管焊缝结构进行改造,使应力集中部位转移到墙盒与卡块之间的焊缝和卡块与间隙板之间的焊缝上去,就会杜绝该部位的漏泄现象(见图6).2)加强对斜坡水冷壁管磨损减薄、角部应力集中及拐角部位裂纹的治理力度.对磨损减薄至2.5mm以下的斜坡水冷壁管应予以全部更换;对减薄没有达到2.5mm以下的和防磨瓦损坏的,应补加防磨瓦,并积极探索对其实施表面热喷涂防磨工艺.对斜坡及其角部的间隙板焊缝进行全面检查,发现裂缝和咬边等缺陷要彻底消除.对拐角部位存在裂纹的管子,要按严重程度制定更换计划,逐步更换掉.3)在机组大修时,对斜坡磨损和变形严重的部位要实施有计划地整片更换,新片在更换前应进行表面渗铝或热喷涂等防磨工艺处理.4)对喷燃器附近水冷壁炉内向火侧的高温腐蚀,严重的并具备更换条件的,应全部更换,不严重的或更换不了的,也应探索采取表面热喷涂工艺进行处理.5)对水冷壁水吹灰区域、吹灰器孔及抽炉烟口模锻件焊口和喷燃器附近等部位的裂纹,以及管材原始缺陷等,每次大小修都要全面普查和处理.6)对对流受热面蒸汽吹灰通道和烟气走廊部位的磨损减薄管进行检查测量,超标的予以更换,防磨瓦失效的要进行更换修复.特别是省煤器弯头和二级过热器入口水平管,磨损速度非常快,应予以重视.7)应严格执行锅炉起动、停机和负荷调节的有关操作规定,确保锅炉起动、停机和负荷调节过程中汽温和汽压的升降速率在允许范围内,减少其对锅炉受热面的冲击.2.33坡角部和拐角部焊缝整平治理经过再热器改造和近几年的治理,3#锅炉漏泄次数已经有了大幅度降低.今后应重点对水冷壁水吹灰区域(包括斜坡角部和拐角)热疲劳裂纹、间隙板焊缝咬边、水平低温过热器飞灰磨损及末级过热器管材原始缺陷等进行综合治理.对南北斜坡咬边管和硬物击伤坑进行打磨补焊;对南北斜坡水冷壁存在大量划痕及减薄管加防磨瓦.同时,定期对末级再热器出口联箱联络管进行全面检查,对末级过热器出口联箱管座进行打