W型火焰锅炉炉内管爆漏的原因分析及预防措施.doc

W型火焰锅炉炉内管爆漏的原因分析及预防措施

1设备简介
华能石家庄分公司一单元2×350MW机组采纳加拿大BW制定制造的亚临界压力、一次中间再热、自然循环、固态排渣的W型火焰锅炉，额定蒸发流量1085.1t/h。过热器出口蒸汽压力17.94MPa,温度540℃，再热器入口蒸汽压力3.02MPa，温度301℃；再热器出口蒸汽压力2.88MPa，温度539℃。锅炉无省煤器，给水直接进入汽包，给水温度282℃。制定煤种为25%阳泉无烟煤与75%寿阳贫煤的混煤。
燃烧系统采纳4台MPS89K型中速磨直吹系统，燃烧方式为W型火焰下喷燃烧，前后墙各布置10个PAXXCL燃烧器。
一单元投产初期，由于制定不合理，导致过热器严重超温，锅炉频繁爆管，在能源部西安热工研究院的参加下，对锅炉进行了如下改造：
a.去掉炉膛四周冷灰斗以上3m高的卫燃带，其面积由制定的1022m2减至763m2。
b.去掉屏过两侧各一前后串联屏过热器。
c.将1/3的水平低温过热器改造为省煤器。
后来为解决燃烧器的调节灵活性问题，＃1炉、＃2炉分别于1995年、1998年大修期间对20只燃烧器进行了改造和全部改换。
2爆漏原因分析

经统计分析，焊缝泄漏主要原因表现在以下几个方面。
a.在机组投产初期，焊缝泄漏问题尤为特别，至今共发生11次泄漏，其主要缺陷有夹渣、气孔、咬边、未焊透等。形成这些缺陷的主要原因是制造厂和基建单位的焊接质量不稳定，当时由于没有切实可行的探伤方法，致使大量带有缺陷的焊缝投入运行，造成机组投产初期的焊缝频繁泄漏。
b.焊接裂痕。如去年＃1炉的中间再热器泄漏，主要原因是没有严格按照焊接规程和焊接工艺进行焊接，且焊接前后热处理不当。
c.焊后因残余应力大，运行中又由于零件之间的热胀不畅，附加应力增大，很容易造成焊口泄漏。至今共发生17次，主要出现在包墙鳍片、水冷壁拉稀管处、省煤器入口后包墙处等。
d.由于异种钢焊接接头各区之间的化学成分、导热系数和热胀系数不同，运行中在事故状况下，烟气侧和汽侧发生剧烈突变时，极易造成焊缝接头处和高再屏过管卡等薄弱环节开裂。如＃1炉高再屏的爆管，主要原因是运行中汽机CV调门关闭，而MSV没有关闭，从跳闸逻辑上并没有发出汽机跳闸信号，直到28s后发电机逆功率保护动作，此时锅炉3台磨组运行，高旁处于关闭状态，过热器安全门动作，再热器处于干烧状态，大联锁保护动作后，锅炉送/引风机坚持运行，即再热器首先处于干烧状态，然后再遇快速冷却的过程，最后导致高再屏过第2根管子上的母卡下端大部分开裂。

因短时过热引起爆管的原因主要表现在以下几个方面。
a.炉内局部热负荷过高如喷燃器调节不妥，导致燃烧火焰直冲受热面管子。关于前后墙对冲布置的W火焰燃烧器，因喷燃器布置不均匀，在启动初期造成火焰中心偏移尤为显然，容易导致屏过大面积超温。
b.汽水分配不均因集箱中的静压变化引起同屏各管之间的流量偏差过大，特别是在启动过程中，如果正常的循环未建立，则汽水流动不均匀，甚至会发生部分流动中断，造成汽水分配不均。
c.管内的汽水循环不良多数状况是由于异物堵塞引起，如结垢、焊瘤、铁丝及“眼睛〞圈等物，另外检修冲管后，可能使铁屑、氧化皮聚积于低凹处，造成堵塞。华能石家庄分公司二过入口屏近3年来的5次爆管均由异物堵塞引起，经停炉在管道内部检查发现，管壁上有大量大块的焊渣、砂轮铁芯、铁丝等。

锅炉管道在制定温度下运行，其使用寿命能达到10～15万h以上。如果管壁温度长期处于制定温度以上而低于材料的下临界温度，则会发生碳化物球化，管壁氧化减薄，持久强度下降，蠕变速度加快，直至最终爆管。超温程度越高，寿命越短。在正常运行状态下，长时间超温爆管主要发生在高温过热器的外圈和高温再热器的向火面。由于华能石家庄分公司的2台W型火焰锅炉在我国是首次使用，外方制定经验缺乏，炉膛高度不够，过热器严重超温，在进行了较大的锅炉改造后仍没有达到制定要求，其中一项为去掉屏过两侧前后串联屏过热器，致使二过对应的入口屏烟气温度偏高，其对应屏过金属壁温较同排的屏过金属温度高8～15℃，给以后的锅炉运行留下隐患，现已造成多次爆管，严重威胁着机组的安全稳定运行。

燃煤锅炉,尤其是配烧无烟煤锅炉的飞灰中夹带坚硬颗粒冲刷管子表面，造成磨损。当烟气中有磨蚀性时，管子表面因磨损—腐蚀的恶性循环而加剧。另外，由于局部结构不合理、管道堵灰、燃烧方式不当等原因导致烟气流动不均而造成的局部烟速过高，也加快了受热面的磨损。如＃1炉包墙管变形后的磨损，主要是由于煤粉偏粗并且人为加大掺烧无烟煤比例而引起的。
3防止炉内管爆漏的措施

a.加大检查力度。依据部颁标准，制定切实可行的防磨防爆制度，本着“宁繁不简，宁细不烂，全面检查，把握重点〞的工作原则，做到“分工明确，责任到人，检查到位〞。在实际中“