锅炉水冷壁管磨损原因分析及防范措施

锅炉水冷壁管磨损原因分析及防范措施

现有沈阳电厂有4台燃煤锅炉，包括2台中压锅炉和2台高压锅炉，均为双方式旋转炉。主要参数如表1所示。由于炉管磨损、检修质量、金属过热、析铁浸蚀、应力拉伤等原因,锅炉的水冷壁、省煤器、过热器(简称“三管”)等承压炉管漏泄时有发生,严重影响安全生产和经济运行。经过多年对“三管”漏泄原因的分析、探索及其采取对应的改造及防范措施,使沈阳热电厂的“三管”漏泄基本得到控制,漏泄次数逐年减少,从1991年一年漏泄29次下降到1998年1～9月份的2次,详细统计情况如表2。1分析“三管”泄漏的原因、采取的预防措施1.1重点监测部位的确定从表2可以看出,承压部件因为磨损造成的漏泄次数在“三管”漏泄事故中占54.9%,由此可见,炉管磨损造成的漏泄是主要。经分析发现,磨损的主要部位集中在前置炉、二次室、省煤器、过热器这几个部位。前置炉水冷壁管的磨损主要是因为碳化硅炉衬的磨损、煤质不好和安装质量不合格造成的如图所示煤粉由一次风送入前置炉顶部喷燃器,在二次风的吹动下旋转燃烧。如果水冷壁管没有炉衬的防护,那些由于安装质量不合格而突出其它水冷壁管的部分首先受到磨损。如果煤质不好会使烟气中含有大量未燃烬的煤粉,从而加重这种磨损。省煤器的磨损主要集中在省煤器的穿墙管弯头处,如图2所示。产生的主要原因是这些部位的烟气流速较快造成的。而过热器的磨损主要集中在吹灰器标高及穿墙管部位,如图3所示,其中吹灰器标高处的磨损是由于在蒸汽吹灰时,高压蒸汽冲刷造成的,穿墙管部位的磨损是因此处烟气流速过快造成的。通过对上述原因的分析,我们采取重点磨损部位进行重点监测的原则,重点监测部位包括:前置炉的二次风口处水冷壁、过滤烟道弯头及附近的水冷壁管;二次室水冷壁的捕渣管及前墙、侧墙的相应标高,三次风口附近水冷壁管;过热器吹灰器标高顶棚穿墙管标高过热器定位卡子安装处及顶棚水冷壁管;省煤器的弯头、穿墙管及高温省煤器转折箱墙一至五排。对上述重点监测部位采取相应的防范措施是:因为碳化硅炉衬对水冷壁管的防护至关重要,所以在捣打炉衬时一定要捣密、捣实,烧结实;在前置炉水冷壁管安装时,一定要安装平整,平滑过渡,要求误差不超过半个管径;对于二次室捕渣管易磨损问题,采取定期测厚检查,及时更换,多次采用了水冷壁管渗铝工艺;对于省煤器蛇形管弯头及穿墙管、过热器吹灰器标高及顶棚穿墙管等部位普遍加盖了防磨瓦。除了上述措施外,我们还对重点部位炉管进行金属检测,符合下列条件者应予更换:碳钢管和低合金钢管壁厚减薄大于30%或按下面公式计算,剩余寿命小于一个大修期的间隔时间者:(此检测依据原能源部防止火电厂锅炉四管漏泄爆露技术导则):式中δ———最近一次测量的壁厚,mm;另外根据检修经验,分析总结并列出各种承压部件的最薄厚度(如表3),以此作为参考,定期检测,更能有效地防止“三管”漏泄。通过以上对炉管磨损引起漏泄的原因分析及采取的相应措施,使沈阳热电厂“三管”漏泄由1991年的次下降到截止年月的次对电厂的安全生产和经济运行起到了很大的作用。1.2膜法工艺中检修质量不合格的原因以表2为例,因检修质量不佳造成的“三管”漏泄比例为16.4%,其中焊接不合格占9%,材质不合格占7.4%,由此可见检修质量也是造成漏泄的重要因素,下面准备从炉管的使用和焊接工艺两个方面入手来分析其原因和所采取的防范措施。1.2.1高压碳钢管的错用、大鼠的爆管由于锅炉各受热部位温度及压力等工作条件的不同,常使用不同材质的炉管,而炉管进货的材质错误及炉管错用导致炉管多次漏泄的事故屡有发生。例如,由于施工人员责任心不强,1995年3月3号炉小修中,错将42×5/20号钢管约600mm长,当作42×5/12CrNoV管用在高温过热器上,一年后,此段管胀至45mm爆管,构成一类障碍。另外1996年2月将St358炉管当做St45.8炉管错用在4号炉1号筒水冷壁中,连续造成3次锅炉爆管,险些造成考核事故。所以,我们在材质方面主要防止无缝管与有缝管的错用、无缝管与无缝高压炉管的错用、高压碳钢管与合金钢管的错用,并抓住几个环节,制定措施来杜绝此类事故的发生:把住进货关,炉管在使用之前必须检验合格证和材质单,大批使用之前应进行无损涡流探伤;在使用合金管前必须进行金属光谱分析,确认后方可使用,如果在宏观检测时发现问题,应立即停止使用。因为这几个环节抓得好,1998年以来,没有一次此类事故发生。1.2.2焊缝漏泄,空气预热器堵塞焊接质量不过关也是造成“三管”漏泄的一个因素,特别是过热器、省煤器等隐蔽焊口,一旦漏泄,后果相当严重。例如,1996年3号炉大修后,低温段省煤器化学取样管焊口漏泄,造成竖井烟道严重积压,空气预热器堵塞严重,浪费大量人力物力。焊接质量不良产生的主要原因是选用了不合格的焊工施焊,所以为了保证焊接质量过关,我们从几个方面入手:炉管的焊接由电力系统培训合格的焊工施焊,考试不合格者不得上岗;采用亚弧焊接工艺,逐步取缔击穿焊接工艺;建立完善的焊接技术记录和档案,要求100%焊口检测;对于组装的水冷壁组件应取单根水压试验或无损探伤,试验压力为工作压力的1.5倍。由于采取的措施得当,使我厂在1997年、1998年一次也未发生此类事故。1.3高温过热器材质增加过热金属过热造成的漏泄在三管漏泄事故中占8.2%,一般分为长期过热和短期过热两种。长期过热爆管主要发生在过热区和天空排汽门门前管路等部位,其爆管的主要原因是长期超温、超负荷造成,其特征是:管子的破口并不太大,破口的断裂面粗糙不平整,破口的边缘是钝边并不锋利,附近有很多的平行于破口管子轴向的裂纹,外表面有一层较厚的氧化皮,其皮很脆、易剥落,破口处的管子胀粗不是很大。例如:3号炉高温过热器其过热器管大面积蠕胀,究其原因是由于长期过热超温、超负荷造成的,于1995年5月进行高温过热器顺流段1/4管排更换。在1998年5月3号炉大修时,发现高温段过热器出口联箱至采汽联箱导汽管,发现蠕变孔洞2～3级,目前正在准备备品备件,计划在明年小修期间更换。天空排汽门门前管路等部位过热是由于在安全门定砣时,长时间对空排汽造成的,1996年至1997年1、3号炉天空排汽门一次门前弯头相继发生漏泄,就是这个原因造成的。短期过热爆管主要原因是锅炉水循环不畅和材质用错造成的,其爆管爆口特征:爆口张开很大,呈喇叭状,破口边缘锋利,减薄较多,其破口断裂面较为光滑,呈撕裂状破口附近管子胀粗较大,破口内壁比较光洁,外壁一般呈蓝黑色,破口附近没有众多的平行于破口的轴向裂纹。为了避免因金属过热造成爆管,采取了一系列治理措施:做好金属监督工作,锅炉的大小修及临检时仔细检查,及时发现问题,便于适当时机改造,防患于未然;碳钢管超过胀粗3.5%D,合金钢管超过2.5%D,腐蚀点深度大于壁厚的30%时,金属石墨化接近和超过四级的炉管应进行更换;高温过热器表面氧化皮超过0.6mm且晶界氧化裂纹深度超过3～5晶粒的应进行更换;表面裂纹肉眼可见者,应进行更换。及时检查、及时更换保证了我厂在1997年一次未发生这类事故。1.4做好炉底保护析铁是旋风炉在燃烧过程中产生的特有产物,产生过程较复杂。从1991年至1998年9月的122次统计事故分析看,在19次是由析铁割管造成的。但从1997年至1998年看,我厂已基本消除了析铁的危害,这是因为在这两年中,对析铁浸蚀的原因分析和采取的措施得当取得的成果,具体措施是:选择适用的煤种,防止未燃尽的煤粉进入熔渣池;燃料供应尽量避免发热量过高,使炉内熔渣温度过高造成炉底漏渣破坏炉底保护层做好混配煤工作,避免煤种时好时坏。根据长期运行经验,推荐采用倾斜炉底,使渣栏排渣口处于低位,可以保证及时排渣排铁。通过多年的实践工作,搞好炉底保护层工作十分重要。我厂目前采用一级高铝捣打样捣打炉底,收到了一定的效果。一级高捣打料由耐火采料,磷酸铝溶液和促凝剂3部分组成。在和料时,将上述3部分和成散状,施工前在炉底水冷壁用铁板焊住或用铁板在炉底下部兜住,然后将一级高铝捣打料用平板震动机或木锤捣实、捣密、捣出浆液为宜,厚度在200～300mm之间,不要太厚。在施工期和养护期,严禁接触水和水蒸汽。在炉内检修后,应将铁管、铁丝、铁板等全部清理干净,防止产生析铁。运行人员应及时调整燃烧,观察流渣情况,如果炉内燃烧温度过高、熔渣过稀,应尽快调整燃烧,防止炉底漏渣。在炉内灭火时,运行人员及时停止给粉机运行,防止煤粉进入熔渣产生夹碳熔等。如果发现炉底漏渣,应及时采取相应措施,停止旋风筒运行,减小负荷,降低炉内燃烧温度,缓解漏渣对炉底管的伤害。1.5防止炉管应力拉伤应力拉伤虽然在锅炉“三管漏泄”中不多见,从1991年至1998年的122次漏泄事故中,只有6次,但由于漏泄部位较隐蔽、难处理,所以应尽量避免。分析其产生的原因主要是锅炉在启动和停止运行时各部膨胀不均造成另外炉管的鳍片及密封条焊接不合也会造成应力拉伤。为了防止炉管的应力拉伤,采取了各种防范措施:锅炉启停时,严格执行升压及降压曲线,控制锅炉参数和各个受热面的管壁温度在允许范围内,严密监视,及时调整,防止锅炉参数大起大落;尽量避免锅炉频繁启停、紧急冷却;在锅炉冷却时,严禁往炉内二次室及熔渣池内烧水冷却,损害炉底管;锅炉检修焊接密封条时,应采取50～150mm间断焊接,防止连接处应力过大。2进一步降低“三管”漏泄次数,保证锅炉操作安全综上所述,通过对沈阳热电厂“三管”漏泄的原因分析和采取的防范措施,不难看出,炉管磨损是锅炉“三管”漏泄的主要原因,检修质量及金属过热等因素也是不容忽视的,沈阳热电厂由于采取了积极可行的防范措施,“三管”漏泄次数已由1991年的29次,下降到截止1998年9月底的2次,取得了可喜的成绩。我们努力做到,由设备的计划检修