摘要:锅炉水冷壁直接接受炉膛热量,发生爆管事故较为常见,这对锅炉运行的安全性和经济性,乃至整个电厂的安全生产和经济运行都有严重的影响。因此,对锅炉水冷壁爆管进行研究,解决水冷壁爆管问题,具有重要的实际意义。
关键词:锅炉;水冷壁;爆管
爆破部位经受高温,组织发生变化,珠光体球化、晶粒长大,基体高温性能明显下降,当低于屈服强度时发生变形,向火侧管径胀粗、壁厚减薄,同时向火侧外壁强烈氧化脱碳造成壁厚减薄(氧化作用)、强度降低(脱碳作用),珠光体球化和氧化脱碳进一步作用,使基体到达断裂极限,于是向火侧外壁出现微裂纹,裂纹长大,最后爆破,同时在壁厚减薄过程中造成过烧。
1、锅炉水冷壁爆管常见原因分析
1.1水冷壁干锅留下隐患
锅炉运行出现过干锅,干烧后,膨胀不均造成水冷壁角部鳍片拉裂水冷壁管漏泄。这会对水冷壁造成有不同程度的损伤,给其留下一定的隐患。在工作后期,主要更换了水冷壁前后墙中间管组,并没有更换角偶部分的管子。
1.2新、旧管内壁氧化膜的完整性
新旧两管相隔年限远的话,其内壁氧化膜的完整程度是不一样的。因此,在新、旧两管的连接处极易形成局部腐蚀电池产生局部腐蚀并结垢。
1.3事故后换管不全面
一旦水冷壁爆管,大量的水就会从爆口泄漏,减少同组集箱其他水冷壁管的水量,破坏了正常的水动力工况。如果没有及时停炉,尤其是在锅炉负荷较高时,极有可能会导致其他水冷壁出现短期过热的情况,特别是相邻管子。
1.4燃烧器负荷分配不均匀
每个角的燃烧器煤气流量由运行人员在电脑上调节阀门开度控制,没有每个燃烧器具体的煤气流量显示,特别是在高负荷运行情况下很容易造成一个角的负荷过重,加上燃烧器火焰角度不对,火焰直接喷射在水冷壁上,很容易造成超负荷侧水冷壁超温爆管。
1.5运行水位较低
一旦水位偏低,就会使水冷壁的水循环性能变差,尤其是对于角偶弱受热区的管子。锅炉对水位比较敏感,持续低水位会在一定程度上加速爆管。
1.6锅炉水质的影响
炉水中溶解氧、铜离子含量长期超标。通过能谱分析发现,有大量的金属Cu存在于爆口处,Cu易与Fe发生电化学腐蚀。
2、避免锅炉水冷壁爆管的措施
2.1规范操作规程
严格按照运行规程操作,锅炉启停时严格按启停曲线进行,控制锅炉参数和受热面管壁温度在允许范围内,并严密监视及时调整。严密监视锅炉蒸汽参数、蒸发量和水位,防止超温超压、满水或缺水事故发生。
2.2严格控制入炉煤的硫分
燃煤中高含量的硫元素是硫化物型高温腐蚀的根源。降低燃煤中的硫含量,提高燃煤品质,在很大程度上可阻止腐蚀性介质的生成,从而有效的防止高温腐蚀的发生。另外,入炉煤的热值和挥发分也要适当控制。
2.3加强水质监测
加强锅炉水质监督,保证锅炉给水品质和蒸汽品质正常,发现水质异常一定要及时查找原因并严格落实水质异常三级处理原则,在每一级处理过程中,如在规定的时间内不能恢复到正常值时,则应采取更高一级的处理方法。
2.4调整运行工况
合理组织配风,严禁锅炉缺氧燃烧,适当降低一次风速,使煤粉提前着火,严格控制煤粉细度,控制给水品质,防止水冷壁管内结垢。加装水冷壁高温腐蚀在线监视装置,实时监测O2、H2S等气体浓度,指导运行人员及时、合理组织炉内燃烧。
2.5调整燃烧器安装角度
请锅炉专业维修单位对三个角的燃烧器重新安调整角度,与蓄热器形成了良好的切向角。保证火焰不直接喷射到水冷壁上。
3、案例分析
3.1事故概况
某电厂#9号炉进行168h试运行前试验,早上4点左右,发现13.7m层后强靠炉左位置有蒸汽漏出现场,拆除保温发现水冷壁漏点次日早上3点左右,发现前墙51m层左侧第2个观火孔附近爆管,机组运行至当日晚停机。对于13.7m层后墙漏点,锅炉放水后进行处理,泄漏原因为制造时水冷壁管母材有气孔和夹渣现象,该部位管道材质为SA213-T12,管道规格为准31.8×5.5,打磨泄漏部位并补焊完成。上部前墙爆管处搭设脚手架完成,从左侧水平烟道斜坡段进入,利用长吹外观及观火孔门搭设脚手架,爆管管道为前墙左侧第142根,管道破口张口较小,边缘较钝,延破口管道有着纵向裂纹,管道表现为短期超温爆管。使用气割割除爆管管道,并沿着破口处往下割除1.5m左右管道,发现水冷壁管内有化学清洗后遗留的杂物。破口周围管道受到明显冲刷,对割除管道换管,管道材质12CrlMoV,规格准31.8×7,扁钢材质12CrlMoV,规格δ6.4。换管后刚性梁张力板处扁钢只焊接炉膛内部单侧。
3.2事故原因分析
(1)运行长期形成的内部沉积层带来的影响
在9#锅炉处于长期运行的环境下,水冷壁拉稀管的内部会慢慢地堆积、叠加污垢。随着水冷壁拉稀管管道内部沉积层的不断加厚,这些沉积层就会逐渐对管子的换热造成严重的影响,最终爆管。
(2)来自9#锅炉自身的因素
9#锅炉爆管问题的位置都集中在锅炉后水冷壁最上方,因为水冷壁所在位置的特殊性,在9#锅炉运行期间,会水冷壁拉稀管会360°全方位地受热,而锅炉其他区域受热位置则是180°受热,这就是爆管处集中于此的原因。
3.3爆管防范措施
(1)管道检测
在确定该换管方案后,9#锅炉于2016年1月3日进入停炉检修阶段,对9#锅炉后水冷壁共计30根管道进行涡流探伤仪检测。本次检测总共发现热像严重的管道共计7根。在随后的检查中,又发现了局部的一些小问题。确立问题后,开始进行换管。
(2)污垢清理
成功进行换管后,决定对锅炉水冷壁拉稀管内的污垢进行清理。本次使用的清洗介质是蚀盐酸,确定介质后,开始对锅炉开展整体性的化学清洗。与此同时,在清洗阶段,将高价铁离子还原剂加入清洗介质的范围内,进而有效地将清洗期间出现的高价铁离子进行还原,达到有效抑制高价铁离子腐蚀钢管的效应。在对9#锅炉进行清洗后,经过观察,外表面、内表面均十分干净,不存在镀铜现象、无残留污垢,同时形成了完整的钝化膜。经过本次化学清洗,腐蚀试片平均腐蚀15.0535g平方米,腐蚀速度为2.7171g/平方米h,因此判定本次对9#锅炉的化学清洗十分成功,效果十分理想。
3.4效果分析
锅炉水冷壁的局部改造在很大程度上提高了运行的可靠性和稳定性,而设备运行周期的延长,提高了设备运行的安全性和经济性。锅炉水冷壁管排局部改造后一直稳定运行,没有发生过一次非停,大大减小了设备非停而引发的社会不良效应。另外,设备缺陷的减少节省了备品备件的消耗费用。
4、结论
综上所述,为了保证锅炉能够持续、稳定的运行,必须采取有效措施提高锅炉运行安全性。 具体而言,需要定期对锅炉管道等设备进行质量检查,对于锅炉管道需要定期进行清理,避免出现堵塞问题,如果在管道检测中发现裂纹,则应该立即采取有效措施进行修补,保障锅炉能够正常运行,这样才能有效提高锅炉运行的安全性。
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