高树华
河北大唐国际王滩发电有限责任公司，河北 唐山 063611
摘要：火电机组锅炉“四管”泄漏在火电机组非计划停运中所占的比重一直居高不下，通过对王滩发电公司两台HG－2030/17.5－YM型锅炉投产15年内锅炉“四管”发生的问题和设备现状进行总结分析，进一步总结出锅炉“四管”泄漏发生的原因，得出锅炉检修时“四管”防磨防爆检查重点部位及防治方法，提出了解决问题的近期办法和长远办法，为锅炉的安全稳定运行提供可靠的理论与实际依据。
Abstract：
关键词：锅炉，四管；防磨防爆；
1概述
王滩发电公司的HG－2030/17.5－YM型锅炉是亚临界、一次中间再热、固态排渣、单炉膛、Π型半露天布置、全钢构架、悬吊结构、控制循环汽包锅炉；锅炉设计煤种和校核I、校核II为开滦烟煤，校核III为晋北烟煤。锅炉采用四角切圆燃烧方式，过热蒸汽温度采用二级喷水调节，再热蒸汽调温方式采用摆动燃烧器调温。王滩发电公司自2005年投产以来至2019年，两台锅炉受热面泄漏共35次。
2按泄漏原因分
其中由于基建期安装焊口缺陷引起泄漏共11次；由于基建期鳍片制造安装焊接质量不良引起的泄漏共5次；由不明应力导致焊缝或管材开裂引起泄漏5次；由于管材缺陷引起的泄漏2次；由于拉裂引起泄漏2次；由于管子过热爆管泄漏4次；由于磨损泄漏6次。
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（1）基建焊口缺陷引起的泄漏占11次，其中运行中焊口裂纹造成的泄漏占8次，焊口砂眼
（2）基建期鳍片及吊挂管制造安装焊接质量不良引起的泄漏共5次。
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通过分析发现鳍片焊接不良引起的泄漏中水冷壁占2次，且都是下爬坡部位；包墙管1次，在人孔门部位，吊挂管安装不良导致的泄漏1次，为省煤器改造时割除省煤器卡子时施工不良所致；顶棚过热器1次，此次泄漏原因为基建时自动焊焊接管子鳍片时在鳍片根部产生缺陷经长期运行引起泄漏。由于此位置为顶棚管，该位置的穿棚管部位，角部等位置在每次大小修均进行了检查，但是自建厂以来顶棚管未进行过普查，因此此处缺陷存在10年未被发现。
（3）由不明应力导致焊缝或管材开裂引起泄漏5次，均发生在2012年-2014年期间1号炉屏式再热器，2012年1次，2013年1次，2014年3次。此处相同部位频繁发生泄漏，通过锅炉厂、电科院金属所等相关专家分析屏式再热器夹持弯受到不明应力导致焊缝开裂泄漏，
后将屏式再热器夹持弯材质进行了升级改造,已安全运行5年屏再无泄漏。
（4）由于管材缺陷引起的泄漏2次，都为管内壁制造时存在分层缺陷经长期运行后爆管。
（5）由管子内过热引起的泄漏共4次，水冷壁散管3次、后屏过热器1次，怀疑联箱或管子内部可能有异物或管子运行中超温造成。
（6）由于拉裂引起泄漏2次，分别发生在2014年1号炉水冷壁和2015年3月份2号炉包墙过热器。其中2015年3月份2号炉包墙被拉裂泄漏的主要原因是机组频繁启停，且启动过程中过热蒸汽升温率偏高。机组短时频繁启停使管子过于频繁的膨胀收缩，而在机组启动过程中升温率偏高又大大加快了管子的膨胀速率，在这种重复的较强的交变载荷作用下，加快了管子的疲劳程度，最终使得该管子被拉裂；造成本次泄漏的直接原因是泄漏处三向连接鳍片，尤其在机组启停过程中管子膨胀收缩量最大，三向鳍片连接造成该处受力不均，最终导致该处被拉裂。
（7）由磨损引起的泄漏共6次，其中有2次发生在水冷壁散管及下斜坡，有2次发生在省煤器后弯头，1次发生在后屏过热器穿屏管处。其中发生在2011年的上层省煤器右数第1排上数第12根管弯头内弧侧泄漏，此位置管排密集人员无法到达，还有1次是2014年2号炉后屏过热器穿屏管泄漏是由于在运行中管排晃动较大将穿屏管固定卡撞断后穿屏管与后屏管子相互磨损导致泄漏，这2次磨损泄漏防磨防爆检查人员无法发现，2005年-2015年，由于漏查泄漏的次数为4次。
3按泄漏年份分
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通过整理历年泄漏台账统计发现我厂自2005年底投产以来截止到2019年底，锅炉受热面泄漏次数最多的年份为2006年6次，2007年4次，2010年5次，2013年5次，2014年5次。2006和2007年为锅炉运行初期，管材质量、安装质量造成的缺陷暴露较多，爆管概率较大，据统计这两年共泄漏10次，其中9次为制造安装缺陷,1次为磨损泄漏。2010年泄漏的5次中有3次是省煤器改造时制造安装缺陷引起泄漏，1次是管材制造缺陷引起，1次是管子过热引起。2013年泄漏的5次中有1次是1号炉屏式再热器夹持弯受到不明应力使焊缝开裂泄漏；1次是1号炉水冷壁拉裂泄漏；1次是基建水冷壁焊缝缺陷泄漏；2次是磨损泄漏，这2次磨损中有1次是由于低氮燃烧器改造后贴壁风嘴安装质量不良，导致吹损泄漏，另1次是脱硝改造后改变了原系统风烟的走向，大大加剧了省煤器的磨损。2014年的5次泄漏中有3次是1号炉屏式再热器夹持弯受到不明应力使焊缝开裂泄漏；1次是2号炉水冷壁制造安装缺陷引起泄漏；1次是2号炉后屏过热器穿屏管磨损泄漏，本次泄漏是由于机组运行中管排晃动大将固定托块撞断，失去固定的管排与穿屏管剧烈磨擦导致后屏过热器短期内被穿屏管磨损泄漏。
4综合分析
从综合统计来看，由于基建焊口缺陷、鳍片制造缺陷、不明应力、管材缺陷、管子短期过热、拉裂造成的泄漏是造成四管泄漏频繁的主要原因，次要原因为磨损。
如果不考虑机组运行中期的2010年5次泄漏中的3次、2013年5次泄漏中的3次、2014年5次泄漏中的4次（基建制造安装焊口缺陷、不明应力、拉裂导致的泄漏）可以看出，王滩发电公司四管泄漏发生趋势是整体向好的。泄漏趋势如下图：
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5暴露问题
1、通过统计分析，泄漏的35次中由于焊口缺陷引起的泄漏11次（其中2次是2010年省煤器改造焊口缺陷）占泄漏总次数的31.5%，在各种泄漏原因中占比最大。这些焊口缺陷主要是受到当时工期紧等因素的影响未被发现，焊接缺陷属于可控范围，只要严格执行工艺流程，加强金属监督检验，这类缺陷可以控制的。
2、鳍片制造安装焊接质量不良引起的泄漏6次占17.1%，占比也很大，但这类缺陷没有规律性，分布随机，整个锅炉水冷壁、包墙管、顶棚过热器都存在鳍片，分布面积涉及整个锅炉墙体，检修工期、人力物力限制一次性进行彻底普查十分困难，并且有些部位并未列入常规检查项目之内，这类缺陷如果加大检查力度，在很大程度上是可控的。
3、35次泄漏中有6次是磨损原因造成，除去防爆人员无法查到的2次外还有4次是防爆检查人员漏查，虽然占比不大，但是反应了防磨防爆检查人员素质需要进一步提高 。
6采取的相应措施
针对以上造成锅炉受热面泄漏的因素及暴露的问题设备部锅炉初步制定了以下措施：
1、总结历年锅炉泄漏台账，进行细化分析，查找设备劣化趋势，对于一些非常规的检查项目制定行之有效的防磨防爆检查计划对锅炉受热面进行普查，由于普查需要搭设大量脚手架，需要较大的人力物力，计划在利用以后的1-2次大小修中逐步按区域，分步对锅炉受热面进行普查：
(1)顶棚过热器
常规检查项目中在每次大小修对穿墙管、角部进行过检查，未进行过普查，针对2015年4月份顶棚管由于基建鳍片安装焊接不良引起的泄漏，初步计划分3个区域（尾部烟道顶棚、折焰角上方顶棚、前炉膛上方顶棚）利用1-2个检修期间对顶棚管进行普查，集中检查顶棚管鳍片焊接质量、安装质量、穿棚管有无漏风等缺陷。
（2）包墙过热器
常规检查项目中对58米标高以下区域进行检查，计划对58米以上分两个区域（前墙和左墙为一个区域、后墙和右墙为一个区域）利用两个检修进行普查，主要检查鳍片焊接质量、漏风、管子外观制造缺陷、管子变形等缺陷。58米以下区域由于受到水平低温过热器、省煤器管排限制只能进行宏观检查。
（3）省煤器及水平低温过热器
常规检查中每排的上3根，下3根及前后弯头重点检查，省煤器及水平低温过热器每排管排共24根管，每排高度2.6米，每排之间间距是168mm，管排非常密集，只能检查每排上3根，下3根及弯头的重点部位，管排的中间部位受空间限制只能进行宏观检查。
（4）分隔屏过热器、后屏过热器、屏式再热器
常规检查中分隔屏过热器和后屏过热器在大小修时重点检查穿屏管、夹屏管、管卡等重点部位。对于分隔屏过热器、后屏过热器、屏式再热器计划在以后检修中利用两个检修，对分隔屏、后屏过、屏式再热器搭设4层脚手架对管子进行普查。
（5）末级过热器、末级再热器
常规检查中末级过热器、末级再热器检查重点为管卡部位。末级过热器管屏之间横向节距190mm，末级再热器管屏之间横向节距254mm，由于受到空间限制，管屏之间无法进入，只能进行宏观检查。计划利用1-2个检修在末级过热器和末级再热器搭设4层脚手架进行宏观检查。
（6）壁式再热器
常规检查中壁式再热器重点检查下弯头，下弯头以上部位脚手架无生根的部位，脚手架搭设十分困难，计划借助分隔屏脚手架进行宏观检查。
（7）水冷壁
水冷壁除常规检查项目外，壁式再热器底部标高以上的水冷壁由于被壁式再热器遮挡，无法进行普查。
2、在以后的防磨防爆检查中加大检查力度,组成检修方、复查方、设备部锅炉专业三级复查，其中设备部锅炉专业分成两个3人小组，分区域进行全面检查。
3、严格执行“逢停必检”的原则，根据停炉时间的长短，合理安排防磨防爆小组对锅炉“四管”进行检查，确保锅炉受热面管检查到位。针对此次泄漏事件，对顶棚管、水冷壁及包墙管利用检修进行检查，特别是与鳍片的焊接质量，加强检查力度。
4、加强入厂备件的质量管理和监督，加强对施工队伍安装质量的控制，发挥主观作用，尽最大努力消除先天性缺陷，不使设备带病运行。
5、进一步修订和完善《王滩发电公司防磨防爆管理办法》，完善防磨防爆检查记录、台帐，建立长效激励机制，提高各级防磨防爆检查人员的责任心，加大发现缺陷的奖励与考核力度，做到责任落实到人。
6、加强点检人员技术培训，根据机组检修请况，有针对性制定培训计划。通过加强防磨防爆业务技能的培训，提高对隐患的辨识能力，力争能更深入、全面的查找隐患，有效治理隐患。积极参加上级公司及行业组织的各种形式的防磨防爆培训班，定期开展防磨防爆人员的内部经验交流活动，提高防磨防爆人员的技能水平。
5 结束语
由于王滩发电公司采取了上述有力措施，近几年因“四管”泄漏而影响机组停运次数比以前大大降低，尤其在2016年至2019年连续4年锅炉“四管”无泄漏。但是由于锅炉“四管”范围比较大，各部件材质和工况又各不相同，所呈现的问题原因和机理也是多种多样，它涉及到设计、安装、运行、调试、检修等各个环节以及锅炉、化学、金属、热工等多个专业，因此“四管”泄漏的因素总是客观存在的，“四管”治理不会一劳永逸，锅炉“四管”管理是一项长期动态的管理过程，必须通过行之有效的管理体系才能达到锅炉“四管”受控的目标。
参考文献：
[1]《大型火电机组检修使用技术丛书锅炉分册》，中国电力出版社，郭延秋。
[2]《锅炉设备检修》，中国电力出版社，鄢晓忠。
[3]《电站锅炉“四管”防磨防爆工作实用手册》，天津军粮城发电有限公司。
[4]《锅炉“四管”防磨防爆检查工作探讨》防磨防爆检查工作探讨，李胜，杨晓松。