于沛東，關(guān)鑫源，丁建兵

（寧夏京能寧東發(fā)電有限責任公司，寧夏 銀川 750400）

鍋爐四管爆管泄漏事故是影響發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行的主要隱患之一。據(jù)統(tǒng)計,鍋爐非計劃停運約占全部停運事件的60%，而鍋爐四管泄漏又占鍋爐事故的60%，其中水冷壁泄漏約占33%，過熱器泄漏約占30%，省煤器泄漏約占20%，再熱器泄漏約占17%。四管泄漏后需申請網(wǎng)調(diào)停爐搶修，因此提高檢修質(zhì)量和縮短檢修工期對全廠經(jīng)濟有重要影響。寧夏京能寧東發(fā)電有限責任公司2×660 MW-HG-2210/25.4-YM16型鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司自主開發(fā)制造的燃煤超臨界660 MW鍋爐，為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行，采用不帶再循環(huán)泵的大氣擴容式啟動系統(tǒng)的直流鍋爐，π型布置，單爐膛，尾部雙煙道，全鋼架，懸吊結(jié)構(gòu)。其1號機組于2011年3月28日投產(chǎn),截至2012年10月1日停機檢修，機組累計運行約10 700 h。2012年9月21日23點1號鍋爐屏式過熱器發(fā)生泄漏，10月1日機組滑停搶修。

1 超臨界鍋爐受熱面搶修存在的問題

隨著國內(nèi)超臨界機組投產(chǎn)數(shù)量的增多,受熱面爆管搶修存在的問題也呈上升趨勢。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：超臨界鍋爐由于停爐冷卻速率控制不當引起高溫受熱面產(chǎn)生氧化皮，和搶修工序安排不合理以致檢修工期長是當前面臨的兩個主要問題。圖1為鍋爐受熱面搶修流程圖。

1.1 高溫受熱面產(chǎn)生氧化皮

鍋爐受熱面爆管停爐后，為了使爐內(nèi)溫度達到《電業(yè)安全工作規(guī)程》規(guī)定的60℃以下往往采取兩種辦法：一是采取自然通風的方式，該方法需要120～140 h才能達到規(guī)定的溫度；二是采用鍋爐換水和啟動風機強制通風冷卻的方法實現(xiàn)，該方法降溫速率快，一般只需80～100 h就可進行檢修作業(yè)。

為了使檢修工作盡早投入，往往采取強制冷卻的方法。但是超臨界鍋爐由于降溫速率過快，高溫受熱面容易產(chǎn)生氧化皮，在機組下次啟動后常常會引起氧化皮脫落堵塞、剛啟機就發(fā)生爆管停機的情況。此類現(xiàn)象在國內(nèi)超臨界鍋爐中屢見不鮮，嚴重影響機組的安全穩(wěn)定運行。

1.2 搶修安排不合理

圖1 受熱面搶修流程圖

停爐檢修包括檢修前的準備、檢修、修后準備啟爐三個階段，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)延誤都會延長檢修工期。特別是對于一些新建機組，由于檢修經(jīng)驗不足，檢修人員和相關(guān)器具準備不充分，不能達到人盡其責，物盡其用。檢修過程中，各檢修成員分工不明確，配合不當，不能達到人員的合理優(yōu)化分配，勞動效率低，檢修進度緩慢。檢修結(jié)束后，恢復措施不到位，延長鍋爐啟動時間。

2 受熱面搶修實例分析

以寧夏京能寧東發(fā)電有限責任公司1號機組1號鍋爐屏式過熱器泄漏檢修為例，詳細說明檢修過程。

2.1 屏式過熱器泄漏介紹

2012年9月2 1日23點，1號機組1號鍋爐前墻55 m處四管泄漏測點報警，顯示泄漏概率為100%，到就地打開距測點最近的爐火觀察孔，能清楚地聽到呲汽聲。因補水率未發(fā)生可計量的變化，爐內(nèi)的蒸汽溫度和壓力也未發(fā)生變化，故初步判斷為：測點附近的水冷壁垂直段或屏式過熱器管泄漏，漏點為沙眼或裂紋，不是爆口。因擔心就此停爐后，漏點難以查找，又適逢機組負荷較重，故該公司決定監(jiān)督運行，待10月1日調(diào)停時處理。10月1日19點，1號爐調(diào)停，10月4日9時入爐檢查，確認是屏式過熱器管彎頭內(nèi)弧面裂紋導致泄漏，具體泄漏點見表1。

2.2 超臨界鍋爐停爐冷卻方式選擇

據(jù)國內(nèi)外資料顯示：蒸汽溫度在538℃以下，鍋爐一般不發(fā)生氧化皮剝落的問題，而蒸汽溫度在566℃以上時不銹鋼管就會發(fā)生氧化皮剝落事故。特別是超臨界鍋爐不可避免會產(chǎn)生氧化皮脫落堵塞管道，且溫度越高，高溫氧化越嚴重，這是超臨界鍋爐目前普遍存在的問題。對于不銹鋼管和其產(chǎn)生的氧化皮來說，由于熱膨脹系數(shù)的差異，當氧化膜的厚度增加后，在溫度發(fā)生變化時，氧化皮即很容易從金屬本體剝離，無法避免。尤其是溫度發(fā)生反復或劇烈的變化時，如鍋爐啟停和停爐時快速冷卻，都會加速氧化皮的剝落。因此超臨界鍋爐停爐冷卻搶修時應選擇合理的冷卻方式，嚴格控制受熱面溫降率，防止產(chǎn)生氧化皮剝落。

表1 屏式過熱器泄漏點統(tǒng)計（第4排第1屏）

2.2.1 自然冷卻

機組停運后，不采用任何手段，讓鍋爐、汽機自然降溫降壓的冷卻方式，稱為自然冷卻方式。對超臨界660 MW直流鍋爐自然冷卻通常按以下步驟進行。

a）鍋爐熄火6 h后，打開風煙系統(tǒng)所有相關(guān)擋板、風機動葉，使鍋爐自然通風冷卻，水冷壁降溫速度不超過0.25℃/min。

b）鍋爐熄火18 h后，啟動引、送風機維持30%最大連續(xù)出力風量對鍋爐強制通風冷卻。

c）利用過熱器疏水閥控制降壓速度，不超過1.5 MPa/h。

d）當鍋爐停用時間60 h～2周時，過熱器系統(tǒng)在主汽壓力低于0.06 MPa后進行充氮并密封保養(yǎng)，充氮壓力0.03～0.06 MPa。再熱器在停爐后低旁關(guān)閉，開啟再熱系統(tǒng)疏水門抽真空，在真空破壞前關(guān)閉疏水門，再熱器干態(tài)保養(yǎng)。

2.2.2 強制冷卻

鍋爐強制冷卻主要通過鍋爐換水和啟動風機強制通風冷卻的方法實現(xiàn)。當鍋爐受熱面有搶修工作或其他原因需停爐時，可采用將鍋爐快速冷卻降壓的方法。超臨界660 MW直流鍋爐強制冷卻通常按以下幾點進行。

a） 鍋爐熄火4 h后打開風煙系統(tǒng)有關(guān)擋板，自然通風?？刂扑浔诮禍厮俣炔灰顺^0.5℃/min，利用過熱器疏水閥控制降壓速度，不超過2 MPa/h。

b）熄火8 h后啟動引、送風機保持30%最大連續(xù)出力風量強制通風，維持金屬溫降不高于3℃/min。

c）當鍋爐停用時間在60 h～2周時，過熱器和再熱器保養(yǎng)同自然冷卻。

2.3 檢修時間及步驟安排

2.3.1 檢修前準備

a）事故報警后，申請網(wǎng)調(diào)停機搶修，在機組減負荷前受熱面進行一次徹底的吹灰，可防止積灰的儲熱影響降溫速度。

b）制定合理的鍋爐快速冷卻方式。該公司通過多次總結(jié)，采用自然通風和強制通風相結(jié)合的方式進行冷卻。具體方案如下：在停爐后保持自然通風冷卻64 h，然后按30%最大連續(xù)出力通風量啟動送風機和引風機進行強制通風冷卻，約10 h后爐內(nèi)溫度即可達到檢修作業(yè)條件，在此期間可根據(jù)爐內(nèi)溫度高低適當調(diào)節(jié)引風機擋板開度。為了保持較好的作業(yè)環(huán)境，兩臺送風機仍保持30%最大連續(xù)出力通風量，開啟一臺引風機保持8%最大連續(xù)出力開度持續(xù)冷卻。

c）在停爐48 h后，爐膛下部溫度就可達到工作要求，組織檢修人員搭設(shè)檢修隔離平臺，組裝檢修吊籠，協(xié)調(diào)安監(jiān)部驗收。對于水冷壁爆管，由于爐膛下部冷卻速度快且不存在氧化皮產(chǎn)生這一問題，所以此時即可開工作業(yè)；對于超臨界鍋爐過熱器和再熱器而言必須注意溫降率，防止管內(nèi)氧化皮產(chǎn)生和剝落，72 h后一般可做短時間的檢查爆管位置，制定檢修方案，準備檢修所用材料。80 h后過熱器、再熱器和省煤器處即可搭設(shè)檢修腳手架，準備爐內(nèi)檢修所需工器具。

2.3.2 檢修過程及驗收

a）檢修腳手架及平臺搭設(shè)完畢后，即可開工檢修。受熱面爆管后，通常都是對其換管處理，在切割完需換管子后，準確測量換管尺寸，需要進行彎管及熱處理的提前送外委加工。換管完成后進行熱處理消除焊接產(chǎn)生的殘余應力，根據(jù)鋼號、熱處理溫度和熱處理厚度計算相應的保溫時間。此次搶修將屏式過熱器第4排第1屏第6、7、8個彎管前彎吹損、開裂、吹漏的3個彎頭予以更換，并對SA-213T91材質(zhì)的焊口進行了相應的熱處理。

b）熱處理及保溫完成后對產(chǎn)生的6道新焊口進行100%的射線探傷，合格后交付使用。對探傷不合格需要焊接返修的缺陷應當分析產(chǎn)生原因，提出改進措施，按照評定合格的焊接工藝，編制焊接返修工藝。焊縫同一部位返修次數(shù)不宜超過兩次。返修焊縫性能和質(zhì)量要求應與原焊縫相同。

c）換管驗收合格后，協(xié)調(diào)運行人員進行水壓試驗，由檢修人員對換管焊縫及其他部位檢查是否存在滲漏現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)滲漏部位后立即泄壓處理，處理合格后重新試驗。

d）水壓試驗合格后，拆除檢修腳手架，清理爐內(nèi)遺留雜物，恢復所有人孔門、看火孔，申請網(wǎng)調(diào)準備鍋爐點火、汽輪機沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機并網(wǎng)。

3 結(jié)論

a）制定合理的鍋爐冷卻方式。對超臨界鍋爐建議先自然通風再強制通風，以防止高溫受熱面氧化皮產(chǎn)生。

b）安排有序的檢修方案。檢修人員應做好修前準備，檢修過程不窩工，檢修完成不返工，以最短時間保質(zhì)保量完成檢修任務。

c）對于660 MW機組，檢修任務提前一天，以日均80%負荷計算可多發(fā)電量1 267.2 kW·h，上網(wǎng)電價以0.29元/（kW·h）計，共計367.488萬元，經(jīng)濟效益明顯。