超临界锅炉受热面爆管抢修工期优化.docx

2014 年 4 月SHANXI ELECTRIC POWERApr. 2014超临界锅炉受热面爆管抢修工期优化于沛东， 关鑫源， 丁建兵（宁夏京能宁东发电有限责任公司，宁夏 银川 750400）摘要： 指出锅炉受热面爆管是影响机组安全稳定运行的重要原因之一，介绍了目前受热面抢修 中存在的问题。以屏式过热器泄漏抢修为例，给出了超临界锅炉防止高温受热面产生氧化皮的 停炉冷却方式，阐述了具体的检修时间和步骤，对缩短受热面检修工期有一定参考价值。 关键词：超临界锅炉；受热面；爆管；检修中图分类号： TK223文献标志码： B文章编号： 1671- 0320（2014）02- 0061- 03锅炉四管爆管泄漏事故是影响发电机组安全稳 定运行的主要隐患之一。据统计,锅炉非计划停运 约占全部停运事件的 60%，而锅炉四管泄漏又占锅 炉事故的 60%，其中水冷壁泄漏约占 33%，过热器 泄漏约占 30%，省煤器泄漏约占 20%，再热器泄漏 约占 17%。四管泄漏后需申请网调停炉抢修，因此 提高检修质量和缩短检修工期对全厂经济有重要影 响 。 宁夏京能宁东发电有限责任公司 2 660 MW- HG- 2210/25.4- YM16 型锅炉是哈尔滨锅炉厂 有限责任公司自主开发制造的燃煤超临界 660 MW 锅炉，为一次中间再热、超临界压力变压运行，采 用不带再循环泵的大气扩容式启动系统的直流锅 炉， 型布置，单炉膛，尾部双烟道，全钢架， 悬吊结构。其 1 号机组于 2011 年 3 月 28 日投产, 截至 2012 年 10 月 1 日停机检修，机组累计运行约 10 700 h。2012 年 9 月 21 日 23 点 1 号锅炉屏式过收稿日期：2013- 12- 03，修回日期：2014- 01- 03 作者简介：于沛东（1975-），男，山西太原人，2012 年毕业于太原理工大学电气工程及其自动化专业，工程师，从事火力发电厂 生产管理工作；关鑫源（1987-），男，甘肃平凉人，2012 年毕业于华北电力 大学动力机械及工程专业，硕士，助理工程师，从事锅炉本 体专业工作；丁建兵（1985-），男，内蒙古丰镇人，2007 年毕业于内蒙古 工业大学热能与动力工程专业，助理工程师，从事锅炉本 体及管阀专业工作。热器发生泄漏，10 月 1 日机组滑停抢修。1超临界锅炉受热面抢修存在的问题随着国内超临界机组投产数量的增多,受热面 爆管抢修存在的问题也呈上升趋势。经调查发现： 超临界锅炉由于停炉冷却速率控制不当引起高温受 热面产生氧化皮，和抢修工序安排不合理以致检修 工期长是当前面临的两个主要问题。图 1 为锅炉受 热面抢修流程图。1.1高温受热面产生氧化皮锅炉受热面爆管停炉后，为了使炉内温度达到电业安全工作规程 规定的 60 以下往往采取两 种办法：一是采取自然通风的方式，该方法需要 120140 h 才能达到规定的温度；二是采用锅炉换 水和启动风机强制通风冷却的方法实现，该方法降 温速率快，一般只需 80100 h 就可进行检修作业。 为了使检修工作尽早投入，往往采取强制冷却 的方法。但是超临界锅炉由于降温速率过快，高温 受热面容易产生氧化皮，在机组下次启动后常常会 引起氧化皮脱落堵塞、刚启机就发生爆管停机的情 况。此类现象在国内超临界锅炉中屡见不鲜，严重影响机组的安全稳定运行。1.2抢修安排不合理 停炉检修包括检修前的准备、检修、修后准备启炉三个阶段，任何一个环节出现延误都会延长检 修工期。特别是对于一些新建机组，由于检修经验山 西 电 力2014 年第 2 期事故报警，申请停机全面吹灰，减负荷发电机解列，汽机打闸停炉冷却检修人员、物料、工器具准备受热面检修检修验收是否合格水压试验，检查是否有渗漏拆卸检修平台，清理炉内杂物检修结束，准备启炉表 1 屏式过热器泄漏点统计 （第 4 排第 1 屏）项目第 6 个弯管前弯第 7 个弯管前弯 第 8 个弯管前弯规格 /mm44.5844.5844.58材质TP347HTP347HSA-213T91损伤情况吹损（第 8 个弯管开裂（弯头内弧 面裂纹，裂长吹漏(第 7 个弯泄漏后吹损）87 mm，深 8 mm） 管开裂后吹漏)图 1 受热面抢修流程图不足，检修人员和相关器具准备不充分，不能达到 人尽其责，物尽其用。检修过程中，各检修成员分 工不明确，配合不当，不能达到人员的合理优化分 配，劳动效率低，检修进度缓慢。检修结束后，恢 复措施不到位，延长锅炉启动时间。2 受热面抢修实例分析以宁夏京能宁东发电有限责任公司 1 号机组 1 号锅炉屏式过热器泄漏检修为例，详细说明检修 过程。2.1 屏式过热器泄漏介绍2012 年 9 月 21 日 23 点，1 号机组 1 号锅炉前 墙 55 m 处四管泄漏测点报警，显示泄漏概率为 100%，到就地打开距测点最近的炉火观察孔，能 清楚地听到呲汽声。因补水率未发生可计量的变 化，炉内的蒸汽温度和压力也未发生变化，故初步 判断为：测点附近的水冷壁垂直段或屏式过热器管 泄漏，漏点为沙眼或裂纹，不是爆口。因担心就此 停炉后，漏点难以查找，又适逢机组负荷较重，故 该公司决定监督运行，待 10 月 1 日调停时处理。10 月 1 日 19 点，1 号炉调停，10 月 4 日 9 时入炉 检查，确认是屏式过热器管弯头内弧面裂纹导致泄 漏，具体泄漏点见表 1。2.2 超临界锅炉停炉冷却方式选择据国内外资料显示：蒸汽温度在 538 以下， 锅炉一般不发生氧化皮剥落的问题，而蒸汽温度在566 以上时不锈钢管就会发生氧化皮剥落事故。 特别是超临界锅炉不可避免会产生氧化皮脱落堵塞 管道，且温度越高，高温氧化越严重，这是超临界 锅炉目前普遍存在的问题。对于不锈钢管和其产生 的氧化皮来说，由于热膨胀系数的差异，当氧化膜 的厚度增加后，在温度发生变化时，氧化皮即很容 易从金属本体剥离，无法避免。尤其是温度发生反 复或剧烈的变化时，如锅炉启停和停炉时快速冷 却，都会加速氧化皮的剥落。因此超临界锅炉停炉 冷却抢修时应选择合理的冷却方式，严格控制受热 面温降率，防止产生氧化皮剥落。2.2.1自然冷却机组停运后，不采用任何手段，让锅炉、汽机 自然降温降压的冷却方式，称为自然冷却方式。对 超临界 660 MW 直流锅炉自然冷却通常按以下步骤 进行。a）锅炉熄火 6 h 后，打开风烟系统所有相关挡 板、风机动叶，使锅炉自然通风冷却，水冷壁降温 速度不超过 0.25 /min。b）锅炉熄火 18 h 后，启动引、 送风机维持30%最大连续出力风量对锅炉强制通风冷却。 c）利用过热器疏水阀控制降压速度，不超过1.5 MPa/h。d）当锅炉停用时间 60 h2 周时，过热器系统 在主汽压力低于 0.06 MPa 后进行充氮并密封保养， 充氮压力 0.030.06 MPa。再热器在停炉后低旁关 闭，开启再热系统疏水门抽真空，在真空破坏前关 闭疏水门，再热器干态保养。2.2.2强制冷却锅炉强制冷却主要通过锅炉换水和启动风机强 制通风冷却的方法实现。当锅炉受热面有抢修工作 或其他原因需停炉时，可采用将锅炉快速冷却降压 的方法。超临界 660 MW 直流锅炉强制冷却通常按 以下几点进行。a） 锅炉熄火 4 h 后打开风烟系统有关挡板， 自然通风。控制水冷壁降温速度不宜超过 0.5 /min， 利用过热器疏水阀控制降压速度，不超过 2 MPa/h。622014 年 4 月于沛东，等：超临界锅炉受热面爆管抢修工期优化b）熄火 8 h 后启动引、送风机保持 30%最大 连续出力风量强制通风，维持金属温降不高于 3 /min。c）当锅炉停用时间在 60 h2 周时，过热器和 再热器保养同自然冷却。2.3检修时间及步骤安排2.3.1检修前准备a）事故报警后，申请网调停机抢修，在机组 减负荷前受热面进行一次彻底的吹灰，可防止积灰 的储热影响降温速度。b）制定合理的锅炉快速冷却方式。该公司通 过多次总结，采用自然通风和强制通风相结合的方 式进行冷却。具体方案如下：在停炉后保持自然通 风冷却 64 h，然后按 30%最大连续出力通风量启动 送风机和引风机进行强制通风冷却，约 10 h 后炉 内温度即可达到检修作业条件，在此期间可根据炉 内温度高低适当调节引风机挡板开度。为了保持较 好的作业环境，两台送风机仍保持 30%最大连续出 力通风量，开启一台引风机保持 8%最大连续出力 开度持续冷却。c）在停炉 48 h 后，炉膛下部温度就可达到工 作要求，组织检修人员搭设检修隔离平台，组装检 修吊笼，协调安监部验收。对于水冷壁爆管，由于 炉膛下部冷却速度快且不存在氧化皮产生这一问 题，所以此时即可开工作业；对于超临界锅炉过热 器和再热器而言必须注意温降率，防止管内氧化皮 产生和剥落，72 h 后一般可做短时间的检查爆管位 置，制定检修方案，准备检修所用材料。80 h 后过 热器、再热器和省煤器处即可搭设检修脚手架，准 备炉内检修所需工器具。2.3.2检修过程及验收a）检修脚手架及平台搭设完毕后，即可开工 检修。受热面爆管后，通常都是对其换管处理，在切割完需换管子后，准确测量换管尺寸，需要进行 弯管及热处理的提前送外委加工。换管完成后进行 热处理消除焊接产生的残余应力，根据钢号、热处 理温度和热处理厚度计算相应的保温时间。此次抢 修将屏式过热器第 4 排第 1 屏第 6、7、8 个弯管前 弯吹损、开裂、吹漏的 3 个弯头予以更换，并对 SA- 213T91 材质的焊口进行了相应的热处理。b）热处理及保温完成后对产生的 6 道新焊口 进行 100%的射线探伤，合格后交付使用。对探伤 不合格需要焊接返修的缺陷应当分析产生原因，提 出改进措施，按照评定合格的焊接工艺，编制焊接 返修工艺。焊缝同一部位返修次数不宜超过两次。 返修焊缝性能和质量要求应与原焊缝相同。c）换管验收合格后，协调运行人员进行水压 试验，由检修人员对换管焊缝及其他部位检查是否 存在渗漏现象。发现渗漏部位后立即泄压处理，处 理合格后重新试验。d）水压试验合格后，拆除检修脚手架，清理 炉内遗留杂物，恢复所有人孔门、看火孔，申请网 调准备锅炉点火、汽轮机冲转、发电机并网。3 结论a）制定合理的锅炉冷却方式。对超临界锅炉 建议先自然通风再强制通风，以防止高温受热面氧 化皮产生。b）安排有序的检修方案。检修人员应做好修 前准备，检修过程不窝工，检修完成不返工，以最 短时间保质保量完成检修任务。c）对于 660 MW 机组，检修任务提前一天， 以日均 80%负荷计算可多发电量 1 267.2 kWh，上 网电价以 0.29 元 /（kWh）计，共计 367.488 万元， 经济效益明显。Optimization on the Maintenance Period of Supercritical Boiler Heating Surface BurstingYU Pei-dong，GUAN Xin-yuan，DING Jian-bing（Ningxia Jingneng Ningdong Electric Power Co.，Ltd.，Yinchuan，Ningxia750400，China）Abstract: Tube bursting of boiler heating surface is one of the important causes affecting the safe and stable operation of the unit. The problems in current rush- repair of heating surface were introduced.Take the leakage repair of platen super- heater as an example，the method of supercritical boiler shut down to prevent the high temperature he