600MW机组锅炉水压试验研究.pdf

2 0 0 9年 第 9期 贵州电力技术 ( 总第 1 2 3 期 ) 1 前 言 6 0 0 mw 机组锅炉水压试验研究 贵州电力建设第二工程公司 张先竹 5 5 0 0 0 2 盘南 电 厂 是 西 南 地 区 首 次 建 设 单 机 容 量 6 0 0 mw 的大 型电厂 ， 工程一期规划 46 0 0 m w、 一 次建成。1 号 、 2号锅炉和 3号 、 4号锅炉分别采用 东方锅炉厂前后墙对冲 自然循环汽包锅炉和上海锅 炉厂四角切向燃烧控制循环汽包锅炉。 2工程概 况 1 号 、 2号锅炉采用 东方锅 炉股 份公 司生产 的 d g 2 0 2 8 1 7 3 5一i 1 2亚 临界 自然循 环汽包 锅炉 ， 3 号、 4号锅炉采用上海锅炉厂有 限公司生产 的 s g一 2 0 2 8 1 7 4一m 9 0 6型亚临界控制循环汽包锅炉 ； 汽 轮机系东方汽轮机厂生产的 d 6 0 0 b型 ， 亚 临界、 一 次 中间再热、 三缸四排汽凝汽式汽轮机 ； 发电机系东 方 电机 厂生 产 的 q f s n一6 0 022 2型 汽 轮发 电机 。 3 方案实施 2号锅炉 盘南工程 2号锅炉于 2 0 0 6年 3月2 1日上水 ， 3 月 2 5日完成锅炉水压试验。试验期 间气温在 1 5 c 左右 ， 具体过程如下 ： 3月 2 1日下午 1 4 ： 3 0开始上水 ； 3月 2 2日上午 l 0 ： 2 0二 次系统水 压合格。导 压到一次系统 ， 一次系统压力升至 1 0 试验压力 即 2 3 4 mp a时， 发现水冷壁斜坡割 吊耳处割伤管子 ， 同 时前包墙环形集箱焊 口上 5 0 0 m m炉左第 4根管子 渗漏 ， 经查为设备管道存在砂 眼。下午 ， 放水 8 0 处理缺陷。 3月 2 3日下午缺陷处理完毕， 1 6 ： 0 0系统重新 上水 。 3月 2 4日凌 晨压力 达到 1 0 mp a时 ， 汽包 安全 门内漏 ， 略降压后处理 ； 上午 1 1 ： 0 0 ， 一次系统压力 达 1 8 7 2 m p a 设计工作压力 ， 后水 3号角从炉右数 第 1 2 根管子 1 8 米标高处渗漏， 经查为设备管道存 在砂 眼， 泄 完 压 后 带 水 补 漏 处 理。 当 晚投 临炉 加热 。 2 6 3月 2 5日凌晨 3： 5 0一次系统水压试验合格。 4号锅炉 盘南工程 4号锅炉于 2 0 0 7年 4月 1日上水 ， 4 月 6日凌晨完成锅 炉水压试验。试验期 间气 温在 5 左右 ， 具体过程如下 ： 4月 1日下午 1 5 ： 3 0开始 上水 ， 满水后发现 4 号角喷燃器上方水冷壁有漏点 ， 经查为安装割伤 ， 造 成系统放水 4 0 左右 。 4月 2日上午缺 陷处理完毕 ， 1 1 ： 3 0系统重新 上水 ， 下午 1 7： 1 0二次 系统水 压合格 ， 导压到一次 系统 ， 一 次 系 统 压 力 升 至 1 0 试 验 压 力 即 2 3 4 mp a时 ， 发现后包墙 5 8米炉左第 2 2根管子管材 砂眼微漏 ； 同时发现 7 0米右包墙 炉后第 9根 管子 鳍片边缘割 吊耳 割伤 ； 2处漏点均 在没有放水的情 况下处理 ， 处理 完毕后 重新投 辅助蒸 汽对汽包 进 行加热。下午 1 8： 0 0 ， 汽包璧温达到 4 0 c， 一次 系 统开始升压 ， 由于升 压系统 一个 阀门阀杆 断裂没 有检查 出来 ， 该 阀门实际没有 完全打开 ， 所 以升压 速度非常慢 ， 到 2 3： 2 5一次 系统压 力达 1 8 7 2 mp a 设计工作压力时 ， 汽包璧温仅 为 2 0 ， 无法超压试 验 。然后进行 的检查 中发现顶棚过热器管道末 级 再热器 段 炉左 第 5根 管子 密封 焊 接 咬边严 重 浸 漏 ， 进 行 处理 。 4月 3日上 午 再 投 辅 助蒸 汽对 汽 包 进 行 加 热 ， 下午 1 6： 0 0发现汽 包上壁 温达 7 0 c， 而下 壁 温仅 2 0 ， 上下璧 温 相差过 大 ， 经 研究 决定更 改 加热方式 ， 将原来通 过连续 排污 管直接对 汽包加 热的方式 ， 改为通过强制循 环泵 疏水管 道对 降水 管加热 。 4月 4日上午管道修改完毕 ， 重新投辅助蒸汽 加热 ， 中午 1 3 ： 0 0开始升压 ， 下午 1 5： 2 5一次系统 压力达 1 8 7 2 mp a设计工作压力 ， 但 由于升压 系统 故 障， 压 力 无 法 提 升 ， 决 定 泄 压 次 日检 查 升 压 系统 。 4月 5日上午检查升压系统 ， 发现一阀门内漏 ， 处理完毕后重新投辅助蒸汽加热 ， 吸取前几天教训 ， 一 直加热到汽包上壁温达 5 0 c， 下壁 温 4 0 ， 晚上 2 2： 0 0开始升压 ， 2 4 ： 0 0达到工作压力 ， 没有进行检 2 0 0 9年第 9期 贵 州电力技术 ( 总第 1 2 3期 ) 查直接上到试验压力 ， 4月 6日凌晨 0 ： 3 0超压试验 完成， 泄到工作压力进行全面仔细检查 ， 没有发现新 的漏点 ， 水压试验成功。 4 经验总结 4 1 水压试验中的温度控制 为避免锅炉水压试验 时发生材料脆性 断裂事 故 ， 水压试 验过程 中的温度控 制非 常重要 。来看 以下两起事故 ， 1 9 6 6年英 国 c o c k e n i z e电厂锅炉汽 包在水压试 验时发 生脆 性断裂 。汽 包是 用 mn c r mo v钢板制造 的， 筒体全长 2 3米 、 内径 1 7 米、 壁厚 1 4 0毫米 。该 容器 采用 了以新 的贯 通形 管接头代替 旧的管接头 。1 9 6 9年西德一 台由 mn n i mo v( b hw3 8 ) 低合金 钢制 造 的锅炉汽 包 ， 在水 压试验时也 发 生脆 性断 裂。该 汽包 外径 为 1 6 0 0 毫米、 简体壁厚为 7 5毫米 、 总长度 为 1 1 6米 。这 种钢 的 成 分 规 定 为 ： 0 1 6 c、 1 3 3 mn 、 1 1 4 n i 、 0 2 2 m o 、 0 1 4 v、 p和 s0 0 1 5 。水压 试验时 注入 热水温度为 6 5 ， 在试 验过程 中没有测定 汽包 实 际温度 ， 当水压应 力达 到工作应 力 1 3倍 时汽包 突然发生破坏 。 所谓脆 性断裂 ， 是 指 随 着 温度 的降低 ， 材 料 的韧性 降低 ， 脆 性增加 ， 对 于低 碳钢 、 低锰 钢 ， 当 温度 降低 到 某 个 临界 点 时 ， 材 料 的 韧性 明显 下 降 ， 脆性 明显增 加 ， 这 个 时 候 的 温 度 就称 “ 低 温 脆性转 变温度 ”( f a t t )， 金 属 的低 温 脆 性 转 变 温度 由试 验 而 得 ， 如某 汽 轮 机 厂 汽轮 机 转 子 低 温脆性转 变温度 ( f a t t) 为 1 2 1 。一 般锅 炉厂 会 提 出水 压 试验 过 程 中对 水 温 、 金 属 璧 温 的一 些 要求 ， 一 般 要 求 金 属 璧 温 大 于 2 0 c i =， 我 们 在 方 案设 计 和 试 验 过 程 中必 须 严 格 遵 守 这 些 要 求 ， 试验 过程 中对 汽 包 、 大 集 箱 进 行 温 度 监 控 ， 并 作 好 记 录 ， 试 验 过 程 必 须 在锅 炉 厂 工 地 代 表 的指导监 督下进 行 。 由于水 压试 验有 个过程 ， 最 顺利 的情 况 完成 超压试验 并 泄压 到工 作 压力 至 少需 要 2个 半 小 时， 全部完成 至少需要 4小 时 ， 所 以在 系统 升压前 金属温度必 须有 个提前 值 ， 比如 2号锅 炉水 压试 验方案规定升 压前汽包 璧温应 大于 4 0 ， 这个数 值是安装单 位 的技术人 员根据 试验期 间 的气 温、 系统粗保 温的情 况等估 算 的， 试验 时必 须保证 整 个试验过程 中金属璧 温大于 2 o ， 尤 其是超 压试 验期间。 2号锅炉水压试验时 ， 采用给水上水、 除氧器加 热 ， 出现漏点返修的情况时采用邻炉加热蒸 汽对水 冷系统全面加热的方式 ， 除省煤器 、 过热器炉水温度 较低外 ， 水冷壁 、 汽包 的炉水 温度都 比较高 ， 整个受 热面温度下降比较慢 ， 规定升压前汽包璧温应 大于 4 0 是合理 的 ， 当时气温 1 5 左右 ， 升压 时汽包上 璧温约 4 5 ， 下璧 温约 4 0 c， 超压试验完成后 泄压 到工作 压 力 时汽 包 温 度上 璧 温 约 3 3 c， 下璧 温 约 3 0 c i = 。 4号锅 炉水压 试验 时 ， 由于 4号汽 机 给水 系 统 尚未施工完毕 ， 采 用凝 补水泵 经锅 炉上水 管上 水 ， 但 凝 补水 泵 系冷水 泵 ， 要 求工 质 温度 应 小于 4 o ， 加 之考虑锅炉上水管 管线长 ， 上水 量小 ， 上 水 时 间长 ， 热 量损 失 比较 大 ， 同时 由于凝 补 水箱 内部 防腐层对水 温 比较敏感 ， 容 易造 成 防腐 层脱 落 ， 所 以放弃 了在 凝 补水箱 加 热 的方 案 ， 定 为上 水不加 热 ， 上 满 水 后 引 辅 助 蒸 汽 进 行 加 热 的方 式 ； 锅炉侧 的加 热最初方 案为 引辅助 蒸汽 经连续 排污管 直接对汽包加 热 ， 实施 发现 由于蒸 汽直 接 进 入 汽包 ， 造成 汽包 上下 璧温 温差 过 大 ， 在 试 验 过程 中修 改 为从 强 制循 环 泵疏 水 对 降水 管 进 行 加热 ， 缓解 了这个 问题 ； 同时汽包水 容积 6 6 5 m， 一 次系统 水 容 积 6 8 6 m， 约合 1 0 ， 仅 对 汽 包 加 热 ， 热量 的扩散 使得 汽包 温度 下 降很 快 ， 最后 一 次试 验时 ， 减少 了蒸汽流量 ， 延长 了加热 时 间 ， 实 际上是对 水 冷 系统 及整 个 系统 的水 温有 一 个 提 升 。4号锅炉水压试验在 4月初 进行 ， 春季返 寒 ， 气温在 5 左右 ， 一次 系统 升压 时 汽包 上 壁温 达 5 0 o ( = ， 下 壁 温 4 0 ， 试 验 完 毕 时 汽 包 璧 温 约 为 2 1 c c。 事后来看 ， 4号锅炉的水压试验方 案是有 问题 的， 主要是 ： ( 1 )上水不加热带来 了一 系列 的不规范 ， 包括 二次系统 试 验期 间的金 属 问题 和 管 道 外 璧结 露 问题 。 ( 2 )锅炉加热单 纯采用汽包加热 ， 后虽然改成 对降水管加热 ， 但毕竟加热的范围太小 ， 应该增加对 下水包的加热。 4 2 水压试验过程中的安全 阀问题 盘南工程四台锅炉均采用 c o n s o l i d a t e d康索里 德安全阀 ， 该安全 阀由美国德莱赛公 司出品， 国内设 置总代理 。盘南工程使用 的是 1 7 0 0型 ma x i fl o w焊 接连接方式安全阀， 每台炉配置汽包 6只 ， 过热器及 主蒸 汽 2只 ， 再 热 热段 2只， 再 热 冷 段 6只 ， 共 1 6只 。 2 7 2 0 0 9年第9期 贵州电力技术 ( 总第1 2 3期) 该安全 阀发货 时 即装 有 水压 试验 塞子 ， 俗称 “ 假阀芯” ， 阀瓣不随箱发运 ， 由现场服务人员携带， 水压试验塞子可 以保证进行 1 5工作压力的水压试 验。阀门出厂前 已经作过蒸汽试验 ， 并调整到适 当 的整定压力 ； 但松开压 紧螺钉 已使 弹簧上的压 紧力 松弛。锅炉进行水压试验前 ， 必须顺时针压紧螺钉 ， 直到锁紧螺母装配到轭架上。 问题出在 “ 塞盖 ” 即俗 称安 全 阀“ 水压试 验卡 子 ” 的拧 紧时机上 ， 为保证不 要拧 紧过度 ， 造成损 坏密封面和 阀杆弯 曲变 形 ， 安全 阀说 明书要求冷 态和无压 的时候不要使 用水压 试验 卡子 ， 当压力 达到安全阀低整定阀门压力的 8 09 0 的时候方 可拧紧 ， 当压力 下降到安 全 阀低 整定 阀 门压力 的 8 09 0 的时候放松 ； 根据电站锅炉安全 阀应用 导则 ( d l t 9 5 92 0 0 5) ， 当 工 作 压 力 大 于 5 8 8 mp a时 ， 除特殊要求 ， 安全 阀的整定压力 一般为工 作压力的 1 0 8倍 ， 汽包工作压力 1 8 7 2 mp a ， 1 0 8 倍 即2 0 2 2 mp a ， 取 8 0 为 1 6 1 8 mp a ， 但在 2号锅 炉水压试验过程中汽包安全阀在 1 0 mp a时发生泄 漏 ， 这说明厂家在出厂前进 行的整定严重失真 ， 泄 压到 8 mp a 后泄漏基本停止 ， 拧 紧所有水压试验卡 子 ； 但升压到工作压力附近时 ， 汽包 6个安 全阀 中 3个发生泄漏 ， 过 程 中 乙侧 主 汽安全 阀也 发生 过 泄 漏 。 事后我们分析认为 ， 鉴于厂家 出厂前 的整定值 失真难以把握 ， 水压试验卡子应提前拧紧 ， 由于整个 试压过程 中金属温度变化不大 ， 不至于造成损坏密 封面和阀杆弯曲变形 ， 所 以 4号锅炉水压试验对安 全 阀的操作程序是 ： ( 1 )水压试验前取下安全 阀“ 帽子”， 顺 时针压 紧螺钉 ， 直到锁紧螺母装配到轭架上。 ( 2 )安装水压试验“ 卡子” ， 并适当拧紧。 ( 3 )如发生安全阀泄漏 ， 应首先降压 ， 当泄漏基 本停止后拧紧“ 卡子” 螺杆 ， 再次升压。过程 中注意 观察 阀杆变形情况。 采取这样的措施后 4号锅炉水压试验过程中只 发生一次安全 阀泄漏， 处理后再未泄漏。 值得一 提 的是 当进 行安全 阀整 定 的时候 ， 由 于各阀门整定值 不同 ， 在整定压力高 的阀门时 ， 需 要用“ 卡子” 将压力低 的阀 门锁定 ， 此 时虽 然系统 温度 比较高 ， 但温度基本不再升 高 ， 所 以也应该在 低于工作 压力 的时候 安装 “ 卡子 ” ， 并将 所有 “ 卡 子” 拧 紧。 2 8 4 3 再热 器水压 试验 堵 阀 再热器水压试验堵 阀起到的作用是水压试验中 充当堵板 ， 酸洗前拆除堵板 ， 密封顶部称为管道。该 堵阀是有方向的 ， 水压试验时炉水进入阀体中， 靠另 一 端的堵板与上方 的密封盖同时密封 ， 而不是堵板 侧为水侧单独密封。值得提醒 的是 由于再热器系统 进 口在水压试验时的介质方向恰好与正常运行时的 流向相反。 4 4水压后保养问题 根据 规范 要求 ， 水压试验距化学清洗时间超 过 3 0天 ， 应按规定保养。水压后的保养分为湿法保 养与干法保养 ， 盘南工程 四台锅炉均采用了湿法保 养 ， 水压试验用水即为试验后的保养介质 ， 为经氨和 二 甲基酮处理 的除盐水 ， 加氨调整 p h值 ， p h值为 1 01 0 5之间。由于试压管子含有不锈钢材质 ， 水 中 c l一1含量应小