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电站锅炉安全评价存在问题实例

  在电站锅炉安全性评价中,往往存在着较多问题,本文通过在评价中存在问题的几个实例,供大家在实际操作中分析参考。

  一、设计不妥引起“四管”爆漏

  (1)在一台进口660MW锅炉上,有一排高温过热器管排频繁发生过热爆破,分析认为是该排管子接在联箱的变径管处,蒸汽流速偏低,改进后问题得到解决。

  (2)有一些200MW、300MW锅炉过热器、再热器钢管材质档次较低,耐热能力不足,尤其是钢102抗氧化能力很差,设计用到620℃,致使这些过热器、再热器频繁爆漏,一台炉一年多达3~4次。有些锅炉只运行了3~4年,最多运行10~12年不得不大量换管。

  (3)有两台200MW锅炉,设计燃用含灰量40%的劣质煤,省煤器设计烟速为11m/s。省煤器区分四个烟气通道,烟速及烟气含灰浓度偏差极大,最高烟速与平均烟速之比为1:3,致使锅炉投产后运行不到1万h,即发生第一次磨损爆管,之后又频繁爆漏,被迫全部更换成膜式省煤器,烟速降至7.3m/s,至今已运行10年,尚末发生爆漏事件。

  (4)国产300MW UP型直流锅炉,采用一次上升多次混合管圈,小管径#22X55,重量流速要求较高,热敏感性较强。对安装检修工艺要求较高,管子内有杂物,弯管圆度不良,焊缝内有焊瘤凸出,都直接影响水冷壁的安全性。虽然多次进行改进设计,多次召开全国性的UP型直流炉专业会议,改进运行操作及起停方式,但水冷壁问题依然是制约这种锅炉安全运行的主要因素。水冷壁漏泄频繁,有一次锅炉停炉打水压即发现有8个点漏泄。国内已有一些300MWUP型锅炉进行改型改造。大量的UP型直流炉仍在运行中。据了解国内已经停止制造这种容量的UP型直流炉。我们认为这种锅炉以带基本负荷为宜,尽量少参与调峰;注意改进起停炉方式,减少热应力;力求燃烧稳定均匀;也要注意提高检修质量,以确保水冷壁管技术状态良好,尽量减少水冷壁爆漏事件发生。

  建议在锅炉订货前对同类型锅炉进行调研,发现问题要向制造厂提出,要求其改进。在订货时应对锅炉主要部件设计要点,原材料特别是受热面材料的安全可靠性进行审查,并要求制造厂提供担保。

  为了减轻尾部受热面的磨损,最关键的因素是降低尾部烟速并改善飞灰浓度烟气速度的不均匀分布。在设计订购锅炉时就应把这一问题明确提出来。已经投产的锅炉要解决好这个问题,有些电厂采取了如下办法:适当扩大尾部烟道截面积,把光管省煤器换成膜式、鳍片式、绕片式省煤器。膜式省煤器,平整、刚度好,便于保持节距,使用效果较好。在弯头部位加装防磨板,在省煤器入口加装均流板,以改善烟速及飞灰浓度的不均匀分布。

  二、制造、安装、检修质量不良引起“四管”爆漏

  1. 制造质量不良

  (1)有3个电厂曾出现由于受热面内存有异物引起爆漏:一台国产300MW锅炉过热器管内存有一段1m长的钢管;一台国产200MW锅炉水冷壁管内存有一段500mm长的钢管;一台进口600MW锅炉过热器管内存有一条带尾巴的钢棒。这些事件说明锅炉制造厂在受热面出厂前没有认真做通球试验。有的在机组投产后不久引起管子过热爆破;有的在机组投产后3~5年才暴露出来,。都造成管子爆破停炉。

  (2)一些国产300MW锅炉,“四管”焊口、管材在安装后试水压时即发现多处漏泄,说明这些管排在出厂前没有进行水压试验。还有一些联箱角焊缝在试水压时有一台炉竟有近20处漏泄。投产后还陆续发生因管材质量及焊口质量不良发生泄漏。

  (3)两个海滨电厂,300MW锅炉过热器管,采用TP304钢管,投产后2~3年发生频繁漏泄,漏泄点均在蛇形管弯管区,横向腐蚀沟槽,从管子内壁向外发展。电厂用无损探伤的办法,查出十多条已有腐蚀裂纹尚未穿孔的管子。电厂把所有这类弯头换成TP347,T91弯头,未再发生类似事故。事后对泄漏点进行了分析,分析认为系应力腐蚀引起泄漏。锅炉厂在TP304钢管弯管后未采取措施消除弯管应力;该电厂所在地区大气

  氯离子含量远比其他海滨电厂高,具备应力腐蚀的条件。需要提出的是在锅炉台同签订时电厂已发文绘制造厂,不要采用TP304钢管,可以采用TP347钢管,制造厂也接受了这一意见,但由于文件管理上的疏忽,没有付诸实施。原电力部对TP304钢管在电厂暴露出的问题也曾发过通报。也可能厂家没有看到或未给予重视,问题又重复发生,应当吸取教训。

  2. 安装检修质量不良

  (1)在一台UP型锅炉安装中,水冷壁屏间焊缝不按图纸要求施焊,焊缝厚度不足,多处咬边。投产后多条管子漏泄被迫停炉;大量屏间立缝开裂,被迫大面积返工复焊。

  (2)有一个电厂委托外单位批量更换高温过热器管,对其焊工只检查了证书,没有做焊前焊样检查,对焊后无损探伤工作未作实质性监督,未对焊口进行抽检,只检查了探伤报告。施工完后打水压有7个焊口漏泄,启动后又因一个焊口漏泄停炉。

  (3)还有一个电厂整组更换省煤器,因管子重皮停炉两次。在批量更换过热器钢管时,外委施工管理不严,由于焊条头、焊渣、铁屑掉入管中,三次引起爆管停炉。

  我们认为产生上述问题的原因,不是无章可循,而是执行规章制度不严,监管不力,流于形式。应提高员工的质量意识,管理部门及施工人员都应有责任制度。

  三、材料管理不规范引起“四管”爆漏

  (1)由于错用钢管、材料管理不善、施工管理不严造成的爆漏事故。一台300MW锅炉检修时把20g钢管当作12Cr1MoV,用在过热器上,共换管两段,其中一段首先爆破,引起停炉,此时没有联想到把第2条管换掉,启动后又引起爆管停炉。这件事暴露出这个厂从原材料管理、领用、用前光谱分析到大小修技术记录,技术管理都存在问题,据了解事后上级主管部门在这个厂召开了由系统内电厂参加的事故分析会,吸取教训。

  (2)有一个电厂在300MW机组再热器大修时更换了十多条管子,焊后检查全部焊口不合格。据查所用焊条已入库20余年,包装简陋,有些包装袋已经破裂,又靠近墙壁放置,长时间受潮,一些焊条上的药皮已经脱落,使用前又未认真烘干,是造成焊口不合格的直接原因。电厂把这批焊条全部报废,对材料的管理进行了全面检查、整改。

  (3)有一台300MW锅炉在受热面焊接中,大批量错用焊条,被迫返工,延误安装工期3个月。

  建议加强管材、焊材及焊工管理。锅炉受热面钢管、焊接材料,要到质量可靠、信誉好的厂家去采购。钢管在出厂前直要求逐根进行涡流探伤。管材、焊材要分类入库,妥善保管,完善保管领用制度;合金钢管在使用前应逐根进行光谱分析;焊条、焊丝要检查合格并光谱确认。高压管焊接要焊工持合格证上岗,并做开工前的焊样检查。炉内焊口宜作100%无损探伤检查。有些电厂对受热面外委施工的焊口检验工作收归本厂金属室负责,也是一个可行的办法。

  四、“拉裂”引起“四管”漏泄

  所谓“拉裂”是指在锅炉经过多次起停后在管子—管子、管子—密封件、管子—刚性梁连接部件之间由于热膨冷缩不同步,位移不同步,又无足够的补偿能力的情况下管子产生的裂纹漏泄。这些部位炉外有保温层,炉内往往又是管排密集,人员难以预先检查发现,也很难装设监测设备。“拉裂”引起的漏泄所占比例较大,应采取措施,避免和减少“拉裂”漏泄。

  1. 管子—管子之间的拉裂

  例如夹持管、定位管、屏间屏内焊接管等。前两项在设计上应考虑加装“过渡板”,避免管子与管子直接接触;管屏炉外部分,管子之间不必焊接,使管子有一定的补偿能力。“过渡板”与管子间的连接焊缝,应不等强,即焊接高度应略低于管子壁厚。

  2. 管子一密封件之间的拉裂

  管子一密封件处的拉裂主要发生在过热器、再热器、水冷壁的穿墙管处。这个问题主要应在设计阶段和安装期间解决。要把锅炉的支吊装置,锅炉膨胀死点、膨胀方向、膨胀量考虑清楚,要有自我补偿能力,但是在实际锅炉上包括一些进口锅炉或引进技术锅炉对这一问题考虑得很不周到,使得电厂在机组投产后难以应对。要检查补偿节是否适当,预留膨胀间隙及方向是否正确,穿墙后的炉外管段应有弯曲弧度,使之具有足够的自我补偿能力。有些300MW锅炉过热器再热器炉外管段进行了改造,由直管改成弯管。管子与密封件之间的焊接也应采用不等强焊接方法。

  如果发现炉顶过热器管塌落或严重变形,应进行处理,恢复其支吊装置,密封装置。

  有些锅炉在管子穿过密封板处,再加一个补偿套筒,可增加一定的补偿能力,这个办法可供参考。

  3. 管子一刚性梁之间的拉裂

  在现代大型锅炉的炉膛及尾部都装有刚性梁,刚性梁通过过渡部件与管子连接,刚性梁是锅炉的重要部件,它确保锅炉整体形状及刚性,在锅炉内爆或外爆时,保护锅炉不受损伤。要搞清楚锅炉各个部位的刚性梁及锅炉膨胀系统的设计构想,管子与刚性梁之间的膨胀“死点”及膨胀方向。管子与刚性梁之间的连接件应完好,不应有开裂,严重变形及卡阻现象;刚性架内侧与管子之间的空隙要充填隔热材料,以防刚性梁内侧受热产生弯曲变形,产生附加应力给管子,严重时会使管子裂纹。

  上面从结构方面介绍了一些预防管子拉裂的措施,下面再介绍两项与以上三个拉裂类型有关的预防措施,供电厂参考。

  现代大型锅炉基本上都是悬吊结构,在运行时炉体有小量的“摆动”,肉眼可见。为了防止摆动量过大,造成管子撕裂,并控制位移量及位移方向,在锅炉设计中考虑了控制锅炉膨胀中心的钢梁钢柱、拉杆及限制位移量的拉紧弹簧,如果滑槽中的滑板间隙过大,拉紧弹簧不受力应调整。有两个电厂锅炉尾部烟道摆动量较大,炉内有喘流声,据分析和烟气流频率与尾部烟道固有频率一致或接近有关,在尾部加装分隔板,摆动与喘流声有所下降。

  锅炉起停、升温升压、降温降压过程,属于非稳定状态,各部件的膨胀冷却极不均匀,管子承受很大的热应力及机械应力。为此各锅炉厂家都严格规定升温升压、降温降压速率。我们发现有不少电厂并未认真执行,特别是故障停炉后,为了有更多的检修时间,往往提前快速通风冷却,有时为了赶时间并网,也加快升温升压速度。这样就大大增加了管子拉裂的可能性,类似这样的起停操作次数多了,管子拉裂漏泄在所难免。我们建议应严格按厂家要求,进行起停炉,升温升压,降温降压,正常运行中升、减负荷,也以平缓均匀为宜。

  五、超温引起“四管”爆漏

  超温引起“四管”爆漏,在“四管”爆漏中所占比例较大。超温问题,详见本章第二节,这里不再详述。

  管子过热、磨损、拉裂所引起的爆漏次数约占总爆漏次数的80%。通过炉内检查、定期检验、蠕胀测量、剩余壁厚测量、无损测量管内结垢厚度、割管取样分析、无损金相检验等技术手段,及时准确掌握“四管”技术状态,作出针对性技术措施,拟订具体整治项目计划,消除缺陷隐患,防患于未然。

  六、水质不良引起水冷壁大面积爆漏

  (l)一台新投产的300MW锅炉由于化学水处理设备中的树脂经给水系统进人锅炉,造成水冷壁大面积结垢腐蚀过热鼓包漏泄,水冷壁换管量约占其总量的1/4。

  (2)冷凝器漏泄造成炉管腐蚀爆漏。一台以河水为冷凝器冷却水的125MW机组,已发现冷凝器漏泄,导电率及硬度等汽水品质变差,电厂以木糠堵漏,水质勉强合格,数日后水质又恶化,再用木糠堵漏,就这样机组在水质不合格,勉强合格条件下连续运行了约30天,发现炉膛高温区水冷壁管多处爆破,停炉后检查发现管子内壁严重结垢腐蚀鼓包穿孔漏泄,更换了一批管子,被迫临时追加了一次酸洗。

  (3)还有一台以海水为冷凝器冷却水的300MW机组,投产后不久,冷凝器漏泄,但没有及时发现,直到汽机高压缸通流部分阻力加大,300MW机组只能带到250MW负荷时,停机检查发现高压缸通流部分严重结盐,通道堵塞纳1/4,叶片锈蚀。水冷壁、过热器割管检查有轻微腐蚀,尚无结垢现象。

  (4)垢量超标仍不进行酸洗。前些年有个别电厂锅炉已运行十多年,水冷壁结垢严重,经常有穿孔漏泄;省煤器也有锈蚀现象,从运行年限及垢量,按部颁酸洗导则均应进行锅炉酸洗,酸洗后割管检查,酸洗效果良好,振下腐蚀严重,更换了不少壁厚减薄超标的管子。

  加强汽水品质监控。给水、炉水、蒸汽品质关系锅炉“四管”运行安全。应严格按基建、生产有关行业标准执行。在机组投产初期,适值安装、调试。据了解参加查评的电厂中,电厂交插共管时期,约有一半出现过汽水品质问题,问题发生在一时,危害很可能是这台机组的一生!

  在机组运行中汽水品质应保持稳定,向高标准靠拢。一旦出现汽水品质波动或下降,即使还能满足品质的下限要求,也应立即查明原因,限期消除,并书面报告主管厂领导。

  以海水或河水作冷却水的冷凝器发生泄漏,应迅速采取临时补救措施,如果汽水品质不能恢复正常,应减负荷,单面停止冷凝器运行,进行彻底处理。

  炉管垢量超标及运行时间到期的锅炉,要进行酸洗。酸洗有助于提高“四管”运行的安全性,还能提高锅炉运行的经济性。

  七、海滨电厂冷灰斗水冷壁腐蚀漏泄

  有两个海滨电厂,以海水作炉底渣斗冷却水。水封槽、插板及冷灰斗护板严重腐蚀穿孔漏水,冷灰斗下部水冷壁管出现大面积海水腐蚀,出现过漏泄停炉事故。电厂已把水槽、插板全部换成不锈钢,暴露的水冷壁管以耐火混凝土覆盖保护。

  建议电厂在大小修期间对冷灰斗水封槽区域的耐火耐凝土要注意检查,有残缺的应修复,对水冷壁要做好防腐保护。

  八、技术资料管理不规范

  我们查阅了电厂大小修“四管”技术记录,有部分电厂记录很不齐全,没有装订成册,分散放在班组、车间或检修公司甚至某些个人手中,还有的不知放在何处。所记内容比较简单,基本上是计划项目,完成工作量的汇总。为此建议:

  (1)把机组大修、小修、故障检修技术记录、资料、统一规划,分篇分章分节,统一规格,汇编成册,分专业完成。如锅炉可成一篇,锅炉本体可成一章,“四管”可成一节。内容包括:①项目计划;②实际完成的工作量,所消耗的备件材料;③重大技改项目的安全技术措施,设计要点及简图,完工后测试报告及结论;④检修中发现的重大问题及处理方案;⑤检验数据;⑥尚存在的问题,技术分析及处理意见;⑦大修后的综合试验及单项试验报告等。目前有许多厂是外包大、小修的,施工人员变动比较大,搞好技术资料管理更显得必要。如能把大小修、故障检修技术资料管理纳入计算机管理更好。但印制成册或分册仍是必要的,毕竟计算机不能普及到每个班组及施工个人。

  (2)“四管”爆漏统计表。广东省电力系统各厂多年来普遍采用“四管”爆漏分析统计表,有利于全面掌握“四管”爆漏的情况,制订对策。该表不仅仅统计停炉事故,而是把所有的漏泄点作为统计对象,重在真实,重在技术分析,为拟定对策打下基础,与奖惩考核不挂钩。电厂统计存档与上报主管部门合一,每半年统计报告一次。该表设了如下栏目:

  1)炉号;

  2)时间(年、月、日);

  3)摘要:停炉(时间)、减负荷(时间)、检修水压发现;

  4)部件名称;

  5)简图、漏泄点位置及说明;

  6)爆漏点数:初始/吹损扩大;

  7)按设备分类:省煤器、水冷壁、过热器、再热器;

  8)按技术分类:管材、焊缝、磨损、腐蚀、过热、裂纹、其他;

  9)按责任分类:设计不周、产品质量差、检修不良、运行不良、指挥不当、其他。

  (3)建议开发《“四管”防爆漏软件系统》,据了解目前国内也有一些关于“四管”防爆漏的管理软件,但实质上只是电厂发生“四管”爆漏后,把爆漏记录提供给软件管理单位,且不说这些原始资料是否全面,据此软件系统也只能作一些统计分析工作,比如说给出“磨损”、“过热”、“机械损伤”、“疲劳裂纹”等这些电厂不难得出的结论,一般不能提供预测及前瞻性的提示。因此电厂只把它看作便于查询的统计表,作用不大,所以电厂兴趣也不大。我们认为应结合电厂实际及需求开发实用性强的软件系统,要增加在线监测内容如温度、应力监测、寿命管理、事故预测等项目,并建立软件中心——电厂的联络渠道。

更多资料请点击:安全评价

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