余热发电锅炉现场安装监督检验实例

余热发电锅炉现场安装监督检验实例

0余热利用发电现在，中国正在促进节能社会的发展。作为一个能源需求和消费领域，中国每年消耗和浪费的能源数量是巨大的。据统计,2002年,我国燃煤电站锅炉年发电总量达12247亿kWh,年耗煤量4.5亿t;工业及生活锅炉约52万台,年耗煤量2.7亿t。电站、工业及供热锅炉耗煤量约占全国耗煤总量的77%。而在硫磺制酸过程中,焚化炉燃烧会产生大量的烟气,如果不进行回收利用,则造成能源的极大浪费,而且高温烟气直接排入大气,还容易造成大气污染。利用余热进行发电,可以达到“节能增效,降耗增产”的目的。为此,笔者通过对某化工厂年产18万t硫磺制酸工程配套的1台Q55/1000-30-3.82/450型中压余热发电锅炉现场安装监督检验的实例,介绍其特点及工艺流程,并提出在安装中对于质量控制应注意的一些事项,以供同行参考。1工作参数和流程1.1背压式火电厂qf-3-2发电机该中压余热发电锅炉是利用焚化炉在制酸过程中燃烧硫磺产生的高温废气通过余热锅炉系统而产生蒸汽,并由蒸汽驱动汽轮机进行发电。其配套汽轮机为青岛捷能汽轮机股份有限公司生产的133-3.43/0.981型背压式汽轮机,发电机为济南发电设备厂生产的QF-3-2型,3000kW发电机。通过该系统的使用,解决了废气能源再利用的问题,同时达到降低废气排放温度,大大减少了废气达标排放处理的难度和费用,进而更加符合环保和建立节约型社会的要求。其系统设备由锅筒、管壳式蒸发器、过热器、连接管道、钢架、平台扶梯及进出口烟道等组成。其水汽流程为:给水→省煤器→锅筒→上升管、下降管→管壳式蒸发器→蒸汽引出管→饱和蒸汽汇集集箱→低温过热器→中温过热器→高温过热器→减温器→高温过热器一过热蒸汽汇集集箱→主蒸汽管一至汽轮机。其系统组成及工作流程见图1。1.2基本组成余热锅炉技术参数见表1,烟气参数见表2。2该系统主要是一种承受浪的设备2.1管壳式蒸发器(1)锅筒规格为:Φ1500mm×46mm,材料20g/GB713《锅炉用碳素钢和低合金钢板》,锅内装置采用蒸汽挡板作为一次分离元件,波纹板和匀汽孔板作为二次分离元件。(2)管壳式蒸发器规格为:壳体为Φ2300mm×46mm×6400mm,采用平管板,管板厚度32mm,材料20g/GB713。烟管Φ57mm×6mm,拉撑管Φ57mm×6mmm,材料20G/GB5310《高压锅炉用无缝钢管》。(3)在锅筒及管壳式蒸发器之间布置了下降管及上升管,下降管沿筒体纵向布置7根,规格为Φ159mm×6mm,材料20/GB3087《低中压锅炉用无缝钢管》,上升管沿筒体纵向布置12根,规格为Φ159mm×6mm,材料20/GB3087,下降管与上升管截面比为0.58。2.2高频焊螺旋翅片管热压监测过热器及其集箱规格、材料等见表3。由于翅片管可以在有效空间内增加换热面积,提高传热效果,减少传热面的占用空间,同时翅片管刚度较大,可提高管子抗震性等优点,因此过热器管均采用高频焊螺旋翅片管呈错列布置。其中高温过热器分两级,之间布置减温装置,其材料为耐热钢。高温过热器与管道接口布置见图2。3安装质量控制3.1管壳式余热锅炉制酸工艺面临的监检难点由于该台锅炉系统设备涉及的标准较多,该管壳式蒸发器根据《压力容器安全技术监察规程》,属三类压力容器,锅筒、过热器等则为锅炉部件,而连接管道则属于压力管道范畴,而目前还没有专门的管壳式余热锅炉的规程,且制酸工艺又有其特殊要求,这无疑给监检人员工作带来一定的难度。根据设计图样要求,该锅炉系统的设计、制造、安装主要根据劳部发276号《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、JB/T6696《电站锅炉技术条件》、DL/T5047《电力建设施工及验收技术规范》(锅炉机组篇)、GB/T2145《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》进行,在安装过程前,监检人员应熟悉制造、安装、施工验收方面的标准,并阅读相关设计图纸及设计、安装说明书,再据此制定合适的监检方案,从而指导监检工作,确保安装质量。3.2现场验收和质量检查在安装质量控制过程中,焊接作为重要的环节,应引起足够的重视。焊接前,应制订焊接工艺评定及焊接作业指导书和焊接工艺卡,焊接工艺评定应覆盖所焊项目的要求,对焊接器具也应进行抽查,保证焊接设备的可靠性及器具的准确性。焊接中,应在现场抽查是否由持相应资格的合格焊工严格按工艺卡的要求进行施焊;适时抽查焊材库,检查焊材入库是否进行分类登记,并按标记存放,搞好焊材的领用、发放、回收工作;检查管道母材本身的质量及坡口加工和组对质量是否符合作业指导书的要求;对焊接现场作业环境条件也应检查。因该化工厂位于长江渡口边,而管道焊缝在高空中较多,因此焊接中应采取可靠的防风措施,保证风速不超过8m/s(手工电弧焊)和2m/s(氩弧焊),管道焊接时还需防止穿堂风。焊接后,应立即去除渣皮、飞溅物等,将焊缝清理干净,并对所有焊缝及热影响区表面质量进行宏观检查,表面不允许有裂纹、夹渣、弧坑和气孔等缺陷,焊缝与母材应平滑过渡,焊缝高度不低于母材表面。当发现表面缺陷时,应及时消除缺陷,并重新检验,直至合格。3.3无损检测施工质量控制由于该发电设备机组属于小型机组,安装单位可能对此项目重视不够,但因该制酸工艺及设备结构的特殊性,且烟气中含有大量的SO2、SO3,外部管道又多为空间立体弯管,因此对焊接质量的要求较高。作为控制焊接质量的最后一关,无损检测在安装监检过程中虽属B类监检项目,但其重要性毋庸置疑,安装监检时应作为重点控制项目。为确保焊接质量,在此工程中,根据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》要求,现场无损检测时,对外径大于159mm的管道,每条焊缝进行100%射线检测;而外径小于或等于159mm的管道,射线检测数量至少为接头数的25%,对此,监检人员可指定位置要求安装单位进行射线检测。监检时,应及时对所摄的底片进行抽查,以确保对不合格的接头进行返修,并应关注返修过程,对返修片应作重点检查,确保每个焊接接头质量均符合要求。3.4制酸烟气侧密性试验(1)由于该余热发电锅炉的省煤器、过热器等管箱均为在锅炉厂制造,在现场进行组对安装,其制造及组对质量的好坏会直接影响到整个系统安装的质量,应引起监检人员的足够重视。现场监检时应和驻厂监检人员及时沟通,以保证制造质量满足组对安装要求。(2)根据该制酸装置加热烟气的特殊性,要求烟气侧严密不漏,重点应核查过热器的外形框架尺寸及烟气侧在制造厂内气密性试验的签证;而根据高温过热器的烟气温度,高温过热器管子、支撑板和外护板均应采用耐合金钢,现场检验时对材料签证也应核对无误。(3)由于管箱的安装位置由制酸工艺流程决定,管路走向也在现场布置组对,因此,应根据构架的中心线和锅炉管箱复核的统眼中心线进行测量,以达到合理的承载状态。(4)由于过热器由高频焊螺旋翅片管组成,而高频焊翅片与管子间焊缝焊着率并非100%,而未熔合部分存在热阻,会影响传热效果。而由于焊接不牢固,长期高温使用还容易产生焊缝开裂,使翅片与管子脱开,从而造成管箱的使用寿命缩短。因此在制造厂内对翅片高频焊焊着率的检查是发现制造质量及焊接缺陷的重要措施,对管箱安装前的质量控制是现场安装质量合格的前提。3.5试验管理压水方案压力试验是锅炉安装监检过程中的A类项目,目的是检查锅炉及系统连接的密封和承受压力情况。在现场进行水压试验前,应先对水压试验方案进行审查,由于该锅炉系统与普通低压锅炉不同,锅筒、壳体、管箱在制造厂已进行过水压试验,在安装现场的水压试验是对整个系统设备及管道的试验,因其系统设备较多,管道线路也较长,为保证水压试验时供水量的充足,应对系统水容积进行计算;为控制升压速度,应选择合适的试压泵,一般选用手动泵,如选用电动泵,则应考虑到泵的扬程及出水流量是否合适;水压前还应重点检查管路系统各禁固螺栓是否装配齐全和紧固妥当;由于该系统设计压力为3.82MPa,出口温度为450℃,计算水压试验压力时应考虑温度修正,本方案中系统试验压力取5.25MPa;对现场制作的盲板选择也有一定的要求,应根据所选盲板材料对其进行强度计算,使其厚度能满足水压强度的要求。在水压过程中,根据规程要求,监检人员应到现场进行监督及实物检查,主要检查其水压顺序及程序是否按方案的要求进行,以确保试验顺利进行。水压结束后,一定要将残余的水彻底放尽,并对管道进行吹扫,以防高温烟气中的SO2、SO3和水生成酸而腐蚀管壁。3.6试验程序锅炉压力试验结束后,还应进行调试。调试结果的好坏,对锅炉今后能否正常使用至关重要,监检人员对此绝对不能忽视。调试一般由锅炉制造单位进行,主要对各种连锁保护装置的功能进行测试和调整,并通过烘炉、煮炉、蒸汽严密性试验、安全阀调试及冲管等过程操作,以达到锅炉能满足在工艺条件参数下安全运行的目的。在调试过程中,应注意以下几点:(1)烘炉应在水压试验及气密性试验结束后进行,由于硫酸余热锅炉的特殊性,烘炉应按照现场情况制定方法和工艺,在监检中,应对此工艺进行确认。(2)煮炉时应根据管道系统中的铁锈程度控制加药量,并应将药剂充分溶化成溶液后,由锅筒的备用接头处用临时加药箱加入锅筒。加药时可先将锅筒水位降低些,待加药完毕后再补充至高水位,必须注意不能使药液进入过热器内。(3)煮炉结束后,应及时放掉碱水,对接触药液的阀门均要清洗,并应打开人孔门进行检查,对残留的污物应彻底清除干净。3.7热压工艺设计在硫磺制酸过程中,烟气中含有大量的SO2、SO3,烟气以正压方式流动,因此在安装中还应注意以下事项:(1)焚化炉出口进入管壳式蒸发器的温度约1050℃,应对管壳式蒸发器进行绝热处理,以避免高温管板产生温差应力,同时高温烟管端部插入钢玉质保护套管,管板外侧敷设耐火浇注料,进出口烟箱内侧设置耐火层及保温层。绝热材料耐火度大于等于1750℃,耐压强度大于等于4000N/cm2,且应耐腐蚀。(2)各受热面之间的连接管道在现场确认并制作,与高温过热器