超临界电站锅炉水冷壁典型缺陷分析

第 4 6卷第 4期 2 0 1 5年 7月 锅 炉 技术 B0I LER TECH N0L0GY Vo 1 4 6，No 4 J ul y ，2 01 5 超 临界 电站锅炉水 冷壁典型缺 陷分析 钱 公 ，车 畅，钱林 峰 ，陈新 中 ( 中国特种设备检测研究 院 ，北京1 0 0 0 1 3 ) 摘要 ： 水冷壁是电站锅炉的主要受热面 ， 水冷壁管爆管是导致锅炉非 计划停运 的主要 因素 之一 ， 给 企业带 来 巨大 的经济损失 。通过对近百 台超临界 电站锅炉水冷壁 系统进行 的诊 断性检验 ， 汇总 出水 冷壁典 型缺陷形 式 ， 并运用数理统计 、 理论分析方法对典型缺 陷与部位进行关联分析 ， 其研究结 果可为 电站锅 炉水冷壁 使用管 理提供指导作用 ， 为检验机构提供检验依据 。 关键词 ： 超临界电站锅炉 ；水冷壁 ；典型缺陷 中图分 类号 ： T K2 2 4 9 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 2 4 7 6 3 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 6 2 0 3 0 前 言 随 着 超 临 界 电 站锅 炉 单 机 容 量 增 大 以及 参 数提高 ， 水冷 壁系统 由于结构、 参数 和材料等特 性 的影 响 ， 其 在 设 计 、 制 造 、 安 装 、 运 行 以 及 检 验 等技术 上都 较 以往 的 中小 容量 ( 3 0 0 MW 以下 ) 、 中低参 数 ( 亚 临 界 以下 ) 电 站 锅 炉 复 杂 1 ， 许 多 在 中小容量 、 中低参 数 电站锅 炉 运 行 中很 少 出现 甚 至 没有 出 现 的缺 陷 开 始 在 大 容 量 超 ( 超 ) 临 界 机组 电站锅 炉 水 冷 壁 系 统 中频 繁 出 现_ 3 - 4 ， 这 些 缺 陷的 出现 都极 大 地 威胁 着 锅 炉 的安 全 运 行 ， 甚 至会造成重大设备损坏和人员伤亡 。 通过对 我 国 近 百 台 在 役 超 临界 电 站 锅 炉 水 冷壁 系统 进行 的诊 断 性 检验 ， 汇 总 出水冷 壁 系 统 各类 典型 缺 陷 ； 运 用 数 理 统 计 、 理 论 分 析 等 方 法 对典 型缺 陷进 行关 联 分 析 ； 对 于 出现 频率 最 高 的 典 型缺 陷 ， 分 析 了 缺 陷 形 成 的 原 因 ， 并 给 出 了 防 治对策， 其研究结果可为 电站锅炉水冷壁使用管 理提 供指 导作 用 。 1 典 型 缺 陷分 析 表 1给 出 了超 临界 电站 锅 炉 水 冷 壁 常 见 的 缺 陷情况 以及相 应缺 陷发 生 的典 型 区域 。从 表 1 中可 以看 出 ， 超 临界 电站 锅 炉水 冷 壁 常见 缺 陷共 分 为 3 O 种 ， 主 要 的典 型 缺 陷 包 括 在 烟 气 流 速 较 大 的 区域 发 生 飞 灰 磨 损 ； 在 吹 灰 器 射 流 区 域 发 生 吹灰 冲蚀 ； 在燃 烧 器 附 近发 生 煤 粒 磨 损 ； 在冷 表 1 超 临界 电站锅 炉水 冷壁 常 见缺 陷 部件 缺 陷分类 典型部位或特征描述 飞灰磨损 吹灰 冲蚀 煤粒磨损 掉渣 冲蚀 碰 磨 烟气 流速较大区域 吹灰器射流 区域 燃烧器 区域 冷灰斗 区域 定位管处 、 折焰角斜坡 区域 高温腐蚀 高热负荷区域 高温氧化 高 热负荷 区域 垢下腐蚀 高热负荷 区域 、 介质流速较慢区域 氢损伤 高热负荷区域 结垢 高热负荷区域 积灰 折焰角斜坡 区域 结渣 高热负荷区域 冷 结焦 燃烧器喷 口处 、 高热负荷区域 壁 鼓包 高热负荷区域 、 水循环 流速较低 区域 胀粗 高热负荷区域 、 水循环 流速较低 区域 过 热 高热负荷区域 、 水循环流速较低 区域 过烧 高热负荷区域 、 水循环 流速较低 区域 膜式壁变形 高热 负荷 区域 、 膨胀不畅区域 表 面裂 纹 焊 缝 、 母 材 、 热 影 响 区 鳍 片缺陷 鳍 片及其连接焊缝等 防磨装 置缺 陷 防磨瓦及其固定 焊缝等 固定装 置缺 陷 管卡及其连接焊缝等 鏖 高 热 负 荷 区 域 、 造 成 冷 壁 冈 荏 ； 族 撕 裂 一 收稿 日期 ： 2 0 1 4 1 0 1 7 作者简介： 钱公 ( 1 9 6 9 ) ， 男 ， 高级工程师 ， 主要从事电站锅炉 的检验检测工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 4 锅 炉 技术 第 4 6卷 3典型缺 陷成 因及 防治对策 从 上 述 分 析 可 知 ， 2 0 1 2年 2 0 1 4年 期 间 超 临界 电站 锅 炉 水 冷 壁 系统 缺 陷所 占 比例 最 高 的 为水 冷壁 吹灰 冲蚀 。一 般 说 来 ， 产 生 吹 灰 冲蚀 的 原因： ( 1 ) 吹灰 蒸汽 压 力过 高 ， 吹灰 频率 过 快。 ( 2 ) 未按设计要求安装蒸汽吹灰器 ， 如炉膛和其 他受热面的膨胀量考虑不足 ， 使吹灰管 与受热面 发 生 碰 撞 、 摩 擦 或 与 受 热 面 的 安 全 距 离 不 足 。 ( 3 ) 吹灰 器 后 部 未 考 虑 预 翘 ， 不 能保 证 热 态 时 吹 灰枪前 端 向下倾 斜 以排 除管 内冷凝 水 。( 4 ) 吹 灰 器气吹点调整不 当。( 5 ) 吹灰蒸汽管道安装 时， 未 留出倾斜坡度或坡度不足 ， 使蒸 汽管道 内存有 大量冷 凝水 ， 造 成 吹灰 时雾 化 的水 滴 冲蚀 受 热 面 或引起 受热 面热 应 力 变化 而 加 剧 了 冲蚀 。 ( 6 ) 吹 灰器进 汽 阀密 封 面 不 严 ， 造 成 内 漏 ， 在 该 吹 灰 器 停止 正常 吹 灰 后 ， 仍 向 炉 内 喷 射 蒸 汽 ， 使 受 热 面 某一部位长期受 冲刷减薄而爆破。( 7 ) 由于吹灰 压 力过 低 或 吹 灰 器 堵 塞 等 原 因导 致 吹灰 枪 冷 却 不足、 弯曲变形 ， 或因停 电、 机械故障、 材质、 电控 系统等方面的原因， 造成 吹灰枪 带压卡涩 ， 长期 在 固定 方 向 冲蚀 受 热 面管 。( 8 ) 防 磨 装 置 失 效 ， 如防磨 瓦缺 失 、 移位等 。 根 据 成 因分 析 ， 为 防 止 和 减 轻 吹 灰 冲蚀 ， 提 出以下 防治措 施 ： ( 1 ) 根 据 锅 炉 实 际 运 行 情 况 ， 选 取 合 适 的 吹 灰 压力 和频 次 。 ( 2 ) 严格按设计要求进行安装 。 ( 3 ) 加 强 对 蒸 汽 吹灰 器 的检 查 和 维 护 ， 提 高 设备工作的可靠性 ， 特别是在吹灰器投运过程 中 要 加强 巡查 ， 发 现卡 涩等异 常 ， 应 及 时处理 。 ( 4 ) 采取有效的防磨措施 ， 如加装防磨瓦、 喷 涂 耐磨 耐蚀 层等 。 4 结 语 ( 1 )超 临 界 电站 锅 炉 水 冷 壁 典 型 缺 陷 共 包 括 3 O种 ， 其 中 吹 灰 冲 蚀 所 占 比 例 最 高 ， 达 到 7 5 ； 其 次为机械损 伤、 鳍片缺陷 、 掉渣冲蚀 、 吹 灰 器 套 筒烧 损 、 变 形 、 高 温 腐 蚀 ， 比例 达 到 4 0 以 上 。 ( 2 )吹 灰 器 冲蚀 的原 因 主 要 为蒸 汽 压 力 过 高 、 吹灰频率过快 ， 吹灰器安装使用不当 ， 以及水 冷 壁系 统 防磨 装 置失效 。 ( 3 )选取合适 的吹灰压力和频率 ， 严格按照 设 计要 求 安装 ， 加 强 吹灰 器 检 查 和 维 护 ， 采 取 有 效 的 防磨措施 ， 可防止 和减 轻吹 灰 冲蚀 。 参 考文 献 ： 1 柳清华 ，姜述杰6 6 0 Mw 等级超超 临界 电站锅 炉中间水冷 壁混合方式简介E J J 锅炉制造 ， 2 0 1 2 ( 6 ) ：1 2 1 3 2 杨晨 ，赵丽 ， 何航行6 0 0 Mw 超 临界 w 火焰锅炉燃烧特性 及水冷壁分布 参数混 合模 拟 J 热 科学 与技术 ，2 0 1 4 ，1 3 ( 2) ：1 5 7 1 6 4 3 王伟来 ， 刘 国志超临界锅炉水冷壁的传热恶化研 究 J 电 站系统工程 ，2 0 1 3 ( 3 ) ：3 9 4 0 4 冯岩 ，娄锦东超超 临界水冷 壁裂 纹原 因分析 J 锅 炉制 造 ， 2 0 1 3 ( 1 ) ：2 4 2 6 Typ i c a l De f e c t An al y s i s o f W a t er W a l I i n S up er c r i t i c a l P o w er Pl a n t B0 1 e r QI AN Go n g， CHE Ch a n g， QI AN Li n f e n g ， CHEN Xi n z h o n g ( Ch i n a S p e c i a l E q u i p me n t I n s p e c t i o n a n d Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Be ij i n g 1 0 0 0 1 3，Ch i n a ) Ab s t r a ct ： W a t e r wa l l i s on e o f t h e ma i n he a t i ng s u r f a c e s i n p owe r p l a nt bo i l e r ，wa t e r wal l bu r s t i s o ne o f t he m a i n f a c t or s l e a d i ng t o t he b oi l e r u npl a nne d o ut a ge ， r e s ul t i ng i n a hu ge e c on omi c l o s s e s o f c ompa ni e s I n t hi s a r t i c l e，di a g nos t i c i n s p e c t i o n wa s do n e f o r wa t e r wa l l s y s t e m o f ne a r l y hun dr e ds o f s u pe r c r i t i c a l po we r pl a nt bo i l e r s ， a nd t y p i c a l d e f e c t s o f wa t e r wa l l we r e s u m ma r i z e d Us i ng ma t he ma t i c a l s t a t i s t i c s a nd t he o r e t i c a l a na l y s i s，t y pi c a l d e f e c t s we r e a s s oc i a t e d wi t h pa r t s of t h e a na l ys i s，t he r e s e a r c h r e s ul t s c a n p r o vi de g ui d a nc e