防爆管技术研究—以西塞山电厂超超临界机组锅炉为例

摘 要：锅炉在国民经济建设以及人民生活中有着重要的作用，它是火力发电的三大设备之一，是工业生产中能源动力供应的主要设备。本文主要以湖北华电西塞山二期2×600MW级燃煤发电机组为依托，分析超超临界锅炉爆管原因，并给出预防爆管的几项措施，旨在提高设备的制作和安装质量，最大限度减少超超临界机组发生爆管的机率，提高电厂的经济效益。

关键词：锅炉爆管 超超临界机组

中图分类号：TK223文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0114-01

我国是对锅炉设计、制造、安装、使用、修理和改造等环节实行全过程安全管理的国家。随着锅炉容量的不断增加，其对设备制造工艺、安装技术水平的要求也逐渐提高。高压力、高出力的锅炉结构复杂程度在不断增加，因此导致锅炉爆管的潜在因素也在增加。截止目前，国内已投产的超超临界机组在调试、运行过程中基本上都出现了不同程度的爆管现象，锅炉爆管是超超临界机组很难攻克的一道难关，给电厂的生产和运行带来巨大影响，并且因锅炉爆管而产生的非停对电网冲击也很大，严重影响电网的安全稳定运行。

西塞山电厂二期工程设计为两台装机容量680MW的国产超超临界机组，为深入探讨设备设计、制造、安装、运行等环节中会导致超超临界机组发生爆管的原因，有针对性的采取必要的管理和技术措施，本文将对超临界机组的防爆管技术进行研究，旨在将本工程锅炉发生爆管的机率降到最低。

1 超超临界锅炉爆管原因分析

1.1 设备制造原因

超超临界机组锅炉部分管道中安装有节流孔，每一根受热面管中的节流孔圈的直径都是根据水动力计算得出，通过节流管道中的介质来控制管道中介质流量[1]。不同位置受热面管中的介质流量都有所不同，所以节流孔圈孔径也都有所不同。如果在制造过程中，节流孔位置和孔径安装错误，则会造成在运行过程中管内介质流量不能符合原设计水动力。例如节流孔圈孔径比原设计小，在高负荷运行的情况下会造成管内介质流量少于设计值，导致管材冷却不够，造成金属超温而爆管。由此可见，设备制造过程中焊接、材质、内部清洁度、节流孔位置及尺寸等方面产生的质量缺陷是导致锅炉爆管的主要因素。

1.2 设备安装原因

设备安装过程中焊接、材质、内部清洁度等方面产生的质量缺陷是导致锅炉爆管的主要因素，主要有以下几点：

（1）集箱和管子加工过程中会存在切削片、刨花片，拼装组焊过程中容易带入焊条头、石子、氧化皮等杂物。组合安装前，虽有压缩空气吹扫、通球、内窥镜检查等工序，但仍有清理死角，导则杂物存留在受热面内，直到吹管时气流扰动吹出而堵塞在节流孔处，引发锅炉爆管。

（2）受热面出厂时均进行水压试验，管子内存有排放不净的水，部分钻孔铁屑和片状铁片长时间放置后发生锈蚀与受热面内壁粘贴一起，压缩空气吹扫、通球均不能有效清除，锅炉经过酸洗、吹管等过程与管壁剥离，堵塞在集箱管口或节流孔处引发爆管。

（3）受热面安装时高空作业时间长，部分集箱、管子封头脱落，或管子焊接前高空磨口、对口时有杂物落入，不能及时发现及处理，遗留在系统内；打磨坡口时铁屑会留在管内，水压、酸洗临时管道安装时，若直接用电焊焊接，焊渣会进入正式系统内，上述杂物在吹管过程中堵塞节流孔圈引发锅炉爆管。

（4）受热面安装过程中，施工人员对设备要进行鳍片切割、拼缝、对口、密封焊、热处理等操作，如不慎将受热面管子割伤、管材减薄、焊接咬边、热处理时间不到位等，就会产生在高温高压下爆管。

1.3 锅炉调试及运行原因

锅炉运行过程中燃烧调节不当，产生局部超温也将会导致锅炉爆管。由于燃烧器是布置在水冷壁墙上的切圆形式，而不是四角切圆，在特殊情况下，例如在湿态转干态的过程中，锅炉强制循环泵流量有300t/h左右，在停止运行锅炉循环泵后，锅炉给水流量减少，燃烧器喷口二次周界风开度小，若一次风和二次风配风不当，会造成燃烧器出口烟气偏斜，喷口右侧水冷壁管温升过快，长时间运行，会造成管材疲劳，造成爆管。

另外，超超临界机组的固有特性所引起的节流孔堵塞也会导致锅炉爆管。在超超临界锅炉运行过程中，由于机组升降负荷和锅炉燃烧调节，会造成金属温度频繁变化，在管内壁形成多层氧化膜，最终导致氧化皮剥离。剥离的氧化皮会在节流孔位置沉积，造成节流孔孔径减小甚至堵塞，堵塞后的受热面管内没有介质流动，造成管道干烧超温而爆管。

2 预防锅炉爆管采取的主要措施

2.1 严格控制设备质量

设备出厂前，要派出有关技术人员奔赴各个设备制造厂，监督检查、现场见证设备的制作质量。受热面组合前认真检查，首先是原材料材质控制，查看受热面是否有压扁、撞伤、裂纹、重皮和砂眼等现象；对合金材质进行100%光谱复查，重视焊口、鳍片及合金附件的复查；其次是测厚检查，采用测厚仪对受热面弯管、焊口处壁厚测量，对不符合设计要求的换管处理；再次对现场焊缝做100%探伤检查，对有缺陷的焊缝割除后重新焊接，直至拍片检查合格为止。

2.2 加强受热面内部清洁度检查

管排通球时严格按照《电力建设施工及验收技术规范》及厂家技术文件规定选球，严禁钢球以小代大，严禁用其它物品代替。建立完整的领用制度和监督机制，通球时有质检员或技术员在场，监理、总包、业主旁站监督，无旁站通球无效。通球后做好记录，记录上应有通球人员、监护人、旁站人员签字。如有通球不畅现象，用漆笔做好标识，上报专工、监理共同协商制定处理办法后进行处理，通球完成后要及时办理封闭签证。

为了保证西塞山电厂3号机组主要承压部件（集箱、节流孔）内部清洁度满足要求，确保新建机组的安全运行，西塞山项目部委托西安热工研究院有限公司对3号机组集箱进行清洁度检查和节流孔吹管后射线检查，对集箱第一次清洁度检查在安装前、第二次清洁度检查在封口前、第三次清洁度检查在蒸汽吹管后。集箱检查时，由施工单位自检、第三方内窥镜复检合格后由监理、质检人员确认，对所有管口进行可靠封闭，并进行封闭签证。高空安装集箱封闭前，用内窥镜再次检查内部是否干净，发现异物用大功率吸尘器吸出，清理完成后由质检、监理确认，并进行封闭签证。

3 结语

随着能源结构的不断调整和升级，具有大容量、高效率、高清洁度、低排放和低能耗等特点的超临界、超超临界机组将逐步取代现有的常规火电机组。本研究所采取的措施可以有效地提高设备的制作和安装质量，可从最大限度上减少超超临界机组发生爆管的机率，提高电厂的经济效益。本研究已应用于西塞山电厂二期工程中，研究项目的实施对于确保电厂连续、安全和稳定运行具有积极的意义。

参考文献

[1]邵天佑.超超临界机组水冷壁节流孔板结垢爆管分析及预防[J].电力建设，2009，30（11）：84-86.

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