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國產（chǎn）鍋（guō）爐（lú）四（sì）管漏泄原（yuán）因分析及解（jiě）決措施

1概況
隨著（zhe）現代電站的不（bú）斷發展，電站鍋爐越來越更加龐大而複雜，任何一個零部（bù）件的損壞，特別是承壓部件的損（sǔn）壞都可能導致機組停運。尤其是國產機組整體設計大部分（fèn）是引進（jìn）技術，在設（shè）計上存在著技術上的領會不透，係統考慮不**等等原因，而在製（zhì）造上要求上又不能達到設計標（biāo）準，導致運行中的鍋爐（lú）水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器（以下簡（jiǎn）稱鍋爐四管）等部位漏泄約占鍋（guō）爐全部（bù）事故的40--60%，甚（shèn）至達70%，因此減少鍋爐四管漏泄次數，降低鍋爐強迫停（tíng）運時間是提高鍋爐運行可靠性和經濟性的關鍵因素。
鐵嶺發電（diàn）廠一期工程4×300MW發電機組，發（fā）電鍋爐配哈爾濱鍋爐廠引進美國CE公司**技術製造（zào）的亞臨界自然循環汽包爐（lú），型（xíng）號為HG-1021/18.2-YM4，鍋爐按（àn）CE公司傳統的單爐膛П型布置，燃燒器采用四角布置（zhì）的擺動式，假想切圓逆時針旋轉，切向燃燒。燃燒器可上下擺動±30度。爐膛斷麵尺寸為14048×11858mm。

2 四管漏泄情況統計分析
鐵（tiě）嶺電廠（chǎng）4台鍋爐自投入運行以（yǐ）來，截止到2005年12月底的四管漏泄情況統計分析（含水壓滲漏）結果如下：
(1)按漏泄原因性質分類
各類原因（yīn）漏泄次數比（bǐ）例  表1
原因次數比例
過熱 26 31.33%
原始缺陷 23 27.71%
磨損 4 4.82%
焊接缺陷 21 25.30%
吹灰器 8 9.64%
其它 1 1.20%
合計 83

3 漏泄原因（yīn）分析
從上麵統計中可以看（kàn）出（chū），過熱（rè）、原（yuán）始缺陷、焊接質量、磨損、吹灰器故障等是導致四管漏泄的原因，而過熱超溫、原（yuán）始缺陷、焊接（jiē）缺陷是導致四管漏泄的*主要（yào）原（yuán）因。發生的部位集中在工質溫度和金屬溫（wēn）度*高的再熱器和過熱器上。
3.1 過熱超溫
從表1中可以看出共有26次由於管（guǎn）材過熱超溫造成（chéng）的漏泄，占數（shù）的32.14%，過熱器和再熱器是（shì）工質溫度（dù）和金屬溫度（dù）*高的部（bù）件，受熱麵過熱超溫後，管材（cái）金屬溫度超過允許使用的極限溫度，發生內（nèi）部組（zǔ）織變化，降低了許用應（yīng）力，管子在內壓力下產生（shēng）塑性變形，*後導致爆破。
3.2 原始缺陷
    共（gòng）有23次由於管材原始缺陷造成的漏泄，占總數的27.38%，由於各（gè）種原因（yīn），鋼鐵廠鋼管製造質量不（bú）能得到完全保證，管材在製造時發生的缺陷（xiàn）與鋼鐵鍛（duàn）壓、延時的（de）缺陷，即氣泡、夾層、折疊、壁厚不均、退火**、晶粒度等加工誘發了其缺陷的發展（zhǎn）。
3.3 焊接缺陷（xiàn）
從表1可以看（kàn）出，由於（yú）焊接缺陷造成漏泄共有20次，僅後屏再熱器夾屏管下彎頭焊口熱影響區裂紋共發（fā）生4次（其中3次為運行後的檢修焊口，另1次為製造焊口）。這是四管漏泄主要原因之一，鍋爐本（běn）體是由焊接（jiē）安裝在一起的，受熱（rè）麵的每一根管子都有很多焊口，整台鍋（guō）爐四管焊口近7萬餘道，受熱麵是承受高溫、高（gāo）壓設備，因此（cǐ）焊接質（zhì）量對鍋爐**經濟運行有著重大（dà）的影響，焊口（kǒu）漏泄和結構（gòu）應力、坡口形式、焊接材料、焊接參數、熱處理工藝和焊工技術水平（píng）有關。

4 趨勢及預防
從1993年（nián）—2005年（nián），我廠受熱麵漏泄次（cì）數的整體趨勢是逐步下降的。首先，鐵嶺電廠自96年開始針對受熱麵因為管子氧化、變形、膨脹受（shòu）阻等情況而頻繁發生四管漏（lòu）泄（xiè）等（děng）問題，對受熱麵逐步采取提高材質改造措（cuò）施，取得非常好的成效。其次，逐步（bù）提高了運行水平，嚴格控製受熱麵溫度，避免過熱超溫,同時對燃（rán）燒器上部反切風噴口及防止結焦采（cǎi）取預防措施。第三，廠部製定了積極的受熱麵檢查的考核和獎勵製度，獎罰分明，既（jì）加強了檢修工作的責任心，又調動了積極性。使鍋爐四管漏泄明顯得到了控製，穩定了機（jī）組的生產運行。
4.1 過熱超溫
從1993年（nián）—2005年，我廠受熱麵由於過熱引起漏（lòu）泄的整體趨勢是逐步下（xià）降的。我廠對受熱麵進行了提高材質的改造，主要是高溫再熱器和（hé）過熱器。提高受熱麵材料等級，是行之有效（xiào）的預防措（cuò）施（shī）。另外，還要加強鍋爐運行水平，在運行中加（jiā）強燃燒擺動調節，防止爐內火焰（yàn）偏（piān）斜，水冷（lěng）壁結渣、爐膛出口溫度偏高、過熱器和再熱器積（jī）灰，加（jiā）強水、汽化（huà）學監督，避免受熱麵內的結垢，在結構（gòu）上避（bì）免吸熱和流量（liàng）不均（jun1），在檢修中避免出現錯用（yòng）鋼材和焊接材料及異物堵管（guǎn）。
4.2 原始缺陷
從1993年—2005年，我廠受熱麵由於原始（shǐ）缺陷引起漏泄的整（zhěng）體趨（qū）勢是不確定的。原始缺陷的產生是由多種因（yīn）素造成的，在製造安裝時埋下（xià）隱患，具有不可預知性和不確定性，屬於曆史**問題（tí），隨著鍋爐運行小時數（shù）的（de）不斷增加可能會逐漸凸顯出來。但是通過對受熱麵進行**、細致的檢查，能（néng）夠盡量避免或減少因為原始缺陷而（ér）造成的漏泄。這從鍋爐分（fèn）廠近幾年（nián）大修全優可以體現出來。
4.3 焊接缺陷
    從1993年—2005年，我廠（chǎng）受熱麵由（yóu）於（yú）焊接缺陷引起漏泄的整體趨勢是逐步下降的。為防止由於焊接缺陷（xiàn）引起（qǐ）受熱（rè）麵漏泄事情的（de）發生，繼續加強對焊（hàn）工的培訓力度，改善焊接工藝，讓每名焊工都（dōu）詳細（xì）了解缺（quē）陷性質，發生的（de）部位、方向、尺寸、材料，然後進行判斷分析，包（bāo）括母材質量（liàng）、熱影響區、焊縫（féng）金屬、接頭形狀、焊接條件、有無消除（chú）應力，加強各道工序的質量檢驗。
4.4  磨損及吹灰器故障
    從表1中可以看出，從1993年—2005年，我廠受熱麵由於磨損引（yǐn）起漏泄共4次。為了防止（zhǐ）在形成煙氣走廊地帶的彎頭及邊（biān）排管磨損，加裝護瓦（wǎ）和刷塗防磨料，效果明顯。在平時大、小修和停爐臨檢時，及（jí）時對煙氣走廊等易磨損部位進行檢查，發現缺（quē）陷馬上處理，基本能（néng）夠解決磨損引起漏泄的問題。
    從1993年—2005年，我廠（chǎng）受熱麵（miàn）由於吹灰器故（gù）障引起漏泄共2次。2005年3月8日1號爐水冷壁爆管和2005年4月25日1號爐水冷壁爆管的原因就是（shì）吹灰器發生故障，伸縮不到位，旋轉不到位，造成對水冷壁定點直吹而爆管。同（tóng）時，對（duì）其他（tā）吹灰器附近水冷壁管進行檢查發現，多處吹灰器將臨近（jìn）的水冷壁管吹薄（báo），*薄處為3.6mm（水（shuǐ）冷壁管為Ø63.5×8mm）。這說明因為吹灰器發生（shēng）故障而引起（qǐ）受熱麵漏泄已經是目（mù）前的突出問題。

5 鍋爐工況的分析（xī）
減少和防止四（sì）管漏（lòu）泄要從備件的加工工藝、運行操（cāo）作和檢（jiǎn）修工藝三個*基本方麵入手，堅（jiān）持預防為主，****的方（fāng）針（zhēn）。組織由鍋爐檢修、鍋（guō）爐運行、熱工、電（diàn）氣、化（huà）學（xué）、金屬和熱力試驗人員組成的攻關（guān）小組，集思廣（guǎng）益，做好基礎工作，查找問題，分析（xī）原因，提出合理的措施，開展長期、經常性的防（fáng）止（zhǐ）受熱（rè）麵漏泄的工作。2000年鐵嶺電廠與哈爾濱鍋（guō）爐廠研究（jiū）所合作（zuò）在#2爐上進行了較為**的工業性試驗。
5.1 穩定工（gōng）況試驗
(1)熱力（lì）參數比（bǐ）較
在（zài）不同負（fù）荷下（xià）鍋爐（lú）熱力參數試驗值與設計值的（de）比較。機（jī）組出力和熱力參數都可達到設計值（zhí），但也存在著（zhe）以下一些問題：
 主蒸汽壓力偏低，再熱蒸汽壓（yā）力偏高
在100%ECR負荷下，主汽壓力偏低0.5MPa，隨著負荷的降（jiàng）低（dī），差值（zhí）見效，在50%ECR下，試驗值稍（shāo）高於設（shè）計值。再熱蒸汽（qì）壓力在高負荷下偏高0.3MPa，在低負荷下偏高更多。
 高（gāo）缸排汽壓力和溫度偏高
在100%負荷下，高缸排（pái）汽壓力偏高0.5MPa，排汽溫度偏高13.6℃，隨著（zhe）負荷的（de）降低，壓力偏高的幅度略有減小，而（ér）溫度偏高的幅度明顯增大，在50%ECR下，達到57.7℃。
 排煙（yān）溫度偏高
在100%負荷下（xià），排煙溫度偏高17.2℃，隨著負荷的降低，偏高幅度增大，在50%ECR下，達（dá）到41.4℃。
 風量控製偏（piān）大
在100%負荷下，煙氣中氧量偏高1.8%，在低負荷下偏大更多，在50%ECR下，過剩空氣係數達到了1.72。
此外，氣（qì）輪機背壓高，特別在夏季，這意味著發出相同的功率，需要更多的進汽量。這些問題的存在（zài）對機組運行的經濟性（xìng）和可（kě）靠性都不利。
 過熱器焓增
過熱器總焓（hán）增在50%，70%，100%ECR工況下，比設計值分別高出14.7%，9.8%，16.2%，但隨著符合變化的趨勢與設計值是一（yī）致的。焓（hán）增超出設計值的主要原因（yīn）是火焰中心偏高，導致分隔（gé）屏和後屏過熱器吸熱量（liàng）增加，末級（jí）過熱器吸熱（rè）量相對減少。在低負荷下風量偏大的因素起主導（dǎo）作用，末級過熱器的吸熱相對增（zēng）大。
 再熱汽焓增
除再熱器總焓增在100%ECR工況下比設計值高出13.5%外，在50%，70%ECR工（gōng）況下，比設計值低10%和1%。由於（yú）高缸排汽溫度偏高（在5.%ECR高出設（shè）計值近50℃），為維持（chí）再（zài）熱蒸汽出口（kǒu）溫度，隻能增加噴水量以降（jiàng）低再熱氣係統（tǒng）的入口溫度，同時風量又偏大，致使再熱氣係統的各段吸（xī）熱量分配發生變化。牆再和（hé）屏再（zài）焓增的變化（huà）趨勢（shì）呈對流特性，與設計相（xiàng）反，末再（zài）的對流特性更（gèng）強。
(2)爐內壁（bì）溫
爐內壁溫隨負（fù）荷的變化。從爐內壁（bì）溫曲線上可以看出，爐內壁溫（wēn）隨著負（fù）荷的增加（jiā）而增加，同時總（zǒng）體壁溫水平偏高（gāo）。處於水平煙道右側和入口（kǒu）在三通渦流區中的（de）屏再B5管壁溫水平*高，這是熱偏差與（yǔ）水利偏差相疊加的結果，實（shí）際運行證明了這一點，該（gāi）管（guǎn）在管材提**次（cì）前常發生爆管。爐（lú）內壁溫測點采（cǎi）用金屬噴塗法安裝熱電偶（ǒu），測量值是正（zhèng）誤差，曾做過標定，試驗值（zhí）偏高10℃——15℃。
熱偏差
(3)爐內煙風流動場分析比較
屏再出口沿爐寬方向的氣（qì）流分布。右側氣流速度明顯高於左側氣（qì）流速（sù）度，右側*高達到11~12m/s，左側為2~3m/s，右高左低的趨（qū）勢與西安交大空模實驗結果基本（běn）一致。左側在5~6屏區域有一峰值，右側在26~27屏區域*高（gāo）。從冷態流速的分布中可以得出結論，四角切（qiē）圓燃燒方式在水平煙道內（nèi）存在著較大的流速偏差。帶來如下幾（jǐ）種情況：
 煙溫偏差
從不同（tóng）負荷下的屏再出口煙溫分布來看，兩側煙溫的偏差不大，不超過70℃。隨著負荷的聲（shēng）高，出（chū）口（kǒu）煙溫逐漸升（shēng）高，兩側偏差則（zé）越來越小。沿眼到的寬度方（fāng）向，煙溫（wēn）總體呈現“W”形分布。
從氣流偏差和煙溫偏差（chà）的分（fèn）析中可以得出，水（shuǐ）平煙（yān）道（dào）的兩側熱偏差，氣流偏差是主要影響因素。
 屏間偏差，管間偏差
    在過熱器和再熱器中，所謂的熱偏差，即是偏差管的焓增與平均焓增的比值。壁溫計算中，工質側和煙氣側的熱偏差係數。各（gè）級受熱麵的管間（jiān）偏差（chà）和屏間偏差都高於壁溫計算選取值（zhí）。處（chù）於水（shuǐ）平（píng）煙道（dào）入口的（de）後平過熱器的（de）屏間偏差（chà）*大，因為這裏沿爐（lú）寬方向上的熱偏差*大。管間偏差以末級再熱器*大。
5.2不穩定工況
(1)冷態啟動
為（wéi）冷態啟動過程中，爐（lú）膛出口（kǒu）煙溫及過熱器、再熱器（qì）的壁溫變化曲線。在汽（qì）輪機衝轉、升（shēng）速、並網階段，爐膛出口（kǒu）煙溫均（jun1）不超過538℃，爐內壁溫不超過450℃，證（zhèng）明再熱器在關旁路氣輪（lún）機掛閘後的“幹燒”狀態下是（shì）**的。投一台磨，煙溫迅速上升，過（guò）熱器和再熱器壁溫亦隨（suí）之升高。
 定壓升降（jiàng）負荷
在定壓升降負（fù）荷過程中分隔屏和低（dī）過的壁溫變化曲線。定壓升降負荷時，過熱（rè）器和再熱（rè）器壁溫波動幅度較小，且均在報警值以下。以分隔屏和低過壁溫為例，負荷從280MW降到240MW，再升回到280MW時，整個降升過程（chéng）分（fèn）隔屏和（hé）低過壁溫的平均值為448℃和438℃，*高溫度452℃和450℃，整個過程壁溫是**的。
 滑壓升降負荷
壓升降負荷過程中分隔屏和低過（guò）的壁溫變化曲線。在滑壓過程（chéng）中，主汽壓力隨符合的變化而變化。當氣壓降低時，汽化潛熱（rè）增加，產氣量減少，而熱負荷的減小相對緩慢，故不僅過熱器並且（qiě）再熱器亦有壁溫升高現象（xiàng）。致使再（zài）熱（rè）器的幅度較小。仍以分（fèn）隔（gé）屏和（hé）低（dī）過為例。在滑降過程中，壁溫（wēn）逐漸升高，但均在報（bào）警值以下。在滑（huá）升初期較易（yì）超溫，幅（fú）度為（wéi）25℃~30℃，時間約持續（xù）15—20分鍾。這（zhè）是由於（yú）滑（huá）升初期（qī），燃料量增加，煙溫（wēn）和煙氣量（liàng）較快發生變化（huà），而過熱器內工質流量的變化有一延遲過程，在這段時（shí）間差內，壁溫容易超溫。所以在（zài）滑升初期，要降低燃料量的增加速度。
 停高加
    給水溫度的降低使省（shěng）煤器和水冷壁吸熱量增加，需投入更多的燃料，極易造成過熱器、再熱器超溫。本次（cì）試驗負荷在250MW時，各級受熱麵的壁溫在報警值以下。在280MW負荷下停高（gāo）加（jiā）時，過（guò）熱（rè）器超溫嚴重，隻能降負荷試驗。因此在停高加時應嚴格控製運行工況，適（shì）當降負荷。

6 四管爆管（guǎn）原因（yīn）分析
6.1切園燃燒方式的固有特點
四（sì）角切園燃燒方式所造成的爐膛出口和水平煙道內的兩側（cè）熱偏（piān）差問題（tí），是切（qiē）園燃燒方（fāng）式的固有特點。由於爐膛出口氣流（liú）參與旋轉強度的影響，使（shǐ）得位（wèi）於爐膛上（shàng）部的輻射受熱麵（分隔屏、後屏過和壁（bì）再）工質溫度呈現左高右低的特性（xìng），而（ér）位於水平（píng）煙道中的屏再、末再、末過及低過的工質溫度的分布特性為左低右高。由（yóu）於偏差管壁溫長期超（chāo）過材料的極限使用溫度而引起蠕變破壞爆管。並且這種（zhǒng）問題多發生於屏式再熱器及末級再熱器熱負荷較高的下完頭（tóu）向火麵上。
6.2煙道高度方向（xiàng）熱偏差增大
由（yóu）於末級再熱器布置（zhì）在水平煙道上半部，造成下半部煙氣短路，不僅（jǐn）增大了沿水平煙道高度方向上的熱偏差，也使末級過熱器入口煙溫（wēn）增高。
6.3 三（sān）通渦流區的影響
300MW鍋爐受熱麵入口集箱的引入管，采用連T型三通，在三通附近（jìn）的集箱中存在著二（èr）次渦流，使（shǐ）得集箱中的靜壓分布在徑向和軸向上都（dōu）發生了顯著的變化。同（tóng）時渦流影響區中的支管入口阻力也發生了很大的（de）變化，結果就造成了該區域管組中的流量分配極（jí）不均勻，使得某些支（zhī）管中的流量（liàng）嚴重偏小，若該區域熱（rè）負荷亦較大，極易導致（zhì）管壁溫度超過許用溫度而發生爆管。
6.4 不穩定（dìng）工況下的瞬時超溫
不（bú）穩定（dìng）工況下的瞬時超溫，隻（zhī）要超（chāo）溫幅度不（bú）大（dà），也不會對（duì）運行造成（chéng）大的危害。
6.5 鋼102的性能問題
鋼（gāng）102（12Cr2MoWVTiB）是我國在60年代研製的鋼種。該鋼材屬珠光體型的耐熱鋼，具有良好（hǎo）的組織穩定性和熱強性，抗氧化性和（hé）工業性能均較優良，可以用於工作溫度在600~620℃的鍋爐受壓（yā）部件。
在300MW鍋爐中，管子（zǐ）計算壁溫（wēn）在（zài）600℃左右的部分過熱器受熱麵及再熱器受熱麵，設計采用了鋼102材料。運行中300MW鍋爐的過熱器、再熱器受熱麵在高熱負荷區域的102鋼管普遍發生爆管事故，宏觀（guān）檢查均發現存（cún）在嚴（yán）重的表麵氧化，實際情況說明，鋼（gāng）102材料的高溫抗氧化性較差，不宜用於600℃的工作溫度。

7 超溫的改進措施
通過不斷（duàn）的技術改進，取得了良好的運行業績，出力（lì）和參數都能達到設計值。機組投運初期暴露出來的主要問題是四管嚴重漏（lòu）泄（xiè）和運行中（zhōng）出現大量結焦等不穩（wěn）定（dìng）因素，在治（zhì）理鍋爐四管泄漏問題上，鐵嶺發電廠從幾個方（fāng）麵投入（rù）了技術和（hé）資金，使設備能夠達到設計（jì）能力，在東北地區（qū）發揮（huī）了主力（lì）機組的作用。
7.1 頂部反（fǎn）切風
鑒於沿（yán）爐（lú）寬度方（fāng）向上的熱偏差是引起受熱麵超溫爆管的主要原因，2000年#3機大修中啟（qǐ）動將鍋爐的（de）頂部風和上一層輔助風（fēng）噴口反切16°角的（de）技術措施]，型式為同心圓，期望通過反切來削弱旋流強度，消（xiāo）除或減輕爐膛出口及水平眼到中煙氣（qì）流場的（de）偏置。頂部風改成（chéng）反切型式證（zhèng）明，它對降低水平煙（yān）道中的熱偏（piān）差有顯著效果，鍋爐（lú）水平煙道兩側煙風溫差從45--75℃減少到15--35℃。以減少鍋爐運行中產生熱偏差造成的局部超溫，並且使動（dòng）力場偏差得到調節。
7.2 受熱麵（miàn）材料（liào）升級
利用電除塵改造機會對後屏、末（mò）級（jí）再（zài）熱器采用0Cr18Ni10Ti不鏽鋼取代鋼102、12Cr1MoV珠光（guāng）體型耐熱鋼，提高（gāo）了受熱麵耐（nài）高溫檔次，奧氏體不鏽鋼的抗氧化溫度為704℃，比鋼102及12Cr1MoV的610℃、580℃高出許（xǔ）多。實踐證明：采用材料升級的方法來避免（miǎn）過熱器、再熱（rè）器受（shòu）熱麵（miàn）爆管是切實有效的（de）改進措（cuò）施。
7.3  恢複燃（rán）燒器的擺動功能
燃燒器（qì）擺（bǎi）動，通過調節爐膛火焰中心位置以達到調節再熱氣汽溫的目（mù）的。燃燒器下（xià）擺（bǎi），爐膛（táng）出口煙溫下降，各級受熱麵的壁溫也隨（suí）著下降，對改善對流受熱麵（miàn）的運行條件，作用是非常（cháng）明顯的。調整好噴嘴角度，由於噴嘴角度檢修不當，使火焰衝（chōng）刷（shuā）水冷壁及（jí）爐牆而結焦（jiāo）。應（yīng）根據結焦規律和爐膛（táng）結構調整噴嘴方位，一般是將火焰盡可能調向爐膛（táng）中心中心切圓附近以減少結焦。
7.4 采用鍋爐壁溫在（zài）線監測
4台機組全部為國產機組，但是控製係統是比較先（xiān）進的，但（dàn）鍋爐壁溫監測報警控製是（shì）落後，不能一次性（xìng）隨機組記錄打印、輸（shū）出（chū）、調整先（xiān）後與西安熱工院材料室，東北電力（lì）學院協作，利用鐵嶺電廠原壁溫檢測的實際位（wèi）置，對4台鍋爐加裝鍋爐壁溫（wēn）在線監測儀，記錄數據輸入DcS，實現超溫報警、記憶、儲存（cún）、記錄超溫時間與數據等項目，直接進行在線（xiàn）控製，促（cù）使運行人員精心調整，減少了（le）因（yīn）操作（zuò）不當造成（chéng）的超溫，由於燃煤、磨煤機（jī）帶（dài）來的不利運行問題出（chū）現時及時進行調解，使（shǐ）超穩控製在*小時間段上。

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