首頁 > 新聞中心 > 技術知識

鍋爐“四小管”防磨防爆新技術

發(fā)布時間:2024-06-03

瀏覽次數:944

對于燃煤火力發(fā)電機組,約70%的事故來自鍋爐側,鍋爐側一旦發(fā)生事故,70%的原因在于四管泄漏。

水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器四類管(簡稱鍋爐“四小管”)泄漏或爆管事故會導致停機停爐,其引起的非計劃停運時間占機組非停時間約40%,少發(fā)電量占全部事故少發(fā)電量的50%以上,是影響發(fā)電機組安全經濟運行的主要因素。


近年來,隨著機組運行時間的延長,鍋爐承壓部件金屬材料逐漸老化,且伴隨著長期燃燒高硫煤造成的高溫腐蝕、深度調峰和機組啟停引起的應力集中和裂紋類缺陷增加,鍋爐受熱面及承壓部件的故障呈現多發(fā)趨勢,機組非計劃停運概率增加。機組非計劃停運不僅給企業(yè)造成了經濟損失,同時還影響電網的正常調度,造成企業(yè)信譽損失。為了防止鍋爐爆管,保證機組穩(wěn)定運行,在機組檢修期間須對鍋爐四管進行全范圍系統(tǒng)性的防磨防爆檢查。

01

“四管”爆漏原因分析


電站鍋爐“四管”常見的失效類型有腐蝕、管材和焊接缺陷、過熱爆管、磨損減薄、應力集中、疲勞開裂、機械損傷等。各受熱面泄漏失效類型又有所差別,其中水冷壁以高溫腐蝕、磨損減薄為主,過熱器以焊接缺陷、過熱爆管、磨損、腐蝕為主,再熱器以焊接缺陷、過熱、磨損為主,省煤器則以飛灰磨損減薄為主。


圖片

水冷壁熔敷焊接熔深過深及鰭片不平整磨損爆管


圖片

過熱器鰭片焊縫和管子對接焊縫開裂


圖片

再熱器鰭片焊縫嚴重咬邊
及彎頭耐火材料脫落泄漏


圖片

省煤器焊縫未熔合缺陷及穿墻密封漏風


1. 磨損

鍋爐四管常見飛灰磨損和機械磨損。低溫過熱器及省煤器區(qū)域、煙氣走廊、出列管、吹灰器、人孔門周圍經常會出現飛灰磨損,過熱器和再熱器管段在運行中管排會和管夾產生機械磨損,受到磨損后易出現泄漏現象。

省煤器相對而言管排較密集,煙氣含量高且流速快,爐煙中大量灰粒流向省煤器尾部,加劇其磨損。磨損爆管的特征為斷口處管壁減薄呈刀刃狀,磨損表面平滑,金相組織無變化,管徑一般無變化。


2. 腐蝕


雖然腐蝕爆管比例較低,但由于其具有突發(fā)性和不可預測性,一旦發(fā)生,往往造成大面積的損壞。腐蝕爆管的特征為管壁產生點狀或坑狀腐蝕,金相組織不發(fā)生變化,裂紋為橫斷面開裂,爆口寬而鈍。依據腐蝕機理可分為水側腐蝕和煙氣側腐蝕。


水側腐蝕是指水處理設備中堿性或酸性物質及其他雜質引起的腐蝕和損壞,主要有氧腐蝕、垢下腐蝕、氫損傷等。氧腐蝕易發(fā)生在省煤器、過熱器和再熱器管段;垢下腐蝕主要發(fā)生在水冷壁和低溫過熱器;氫腐蝕主要發(fā)生在水冷壁。煙氣側腐蝕主要是硫腐蝕。低溫硫腐蝕主要發(fā)生在省煤器管段;高溫硫腐蝕主要發(fā)生在水冷壁、過熱器和再熱器管段。


3. 熱疲勞


熱疲勞是指鍋爐管在溫度反復變化時受熱應力作用而發(fā)生的疲勞損壞。熱疲勞爆管的特征為從外表向里發(fā)展的環(huán)狀裂紋;以橫向裂紋為主的龜狀裂紋;短而粗且充滿腐蝕產物的楔形裂紋。


造成熱疲勞的原因有爐膛使用水吹灰,管壁溫度急劇變化產生熱沖擊;超溫導致管材的疲勞強度下降;基本負荷機組參與調峰運行,頻繁啟停和變負荷運行。


4. 超溫過熱


超溫過熱爆管主要發(fā)生在鍋爐的高溫對流過熱器和高溫再熱器管段,低溫過熱器和省煤器管也可能出現。短期過熱是指當管壁溫度超過材料的下臨界溫度時,材料強度明顯下降。在內壓力作用下,發(fā)生脹粗和爆管現象。長期過熱是指管壁溫度長期處于設計溫度之上且低于材料的下臨界溫度,超溫幅度不大但是時間較長,管子力學性能惡化,導致在較薄弱部位發(fā)生脆裂爆管。長期超溫可分為高溫蠕變型、應力氧化裂紋型和氧化減薄型。


5. 焊接質量問題


受熱面管所需要承受的壓力和溫度較高,一旦焊接存在質量缺陷,存在未熔合、未焊透、夾渣、咬邊等現象,將導致管道在高壓環(huán)境運行中無法承受內部壓力,出現爆管現象。


02

鍋爐四管防磨防爆的普遍性難點

傳統(tǒng)的鍋爐檢查手段主要是人工搭腳手架或者升降平臺進行檢測,外壁檢測依靠肉眼觀察法和觸摸法,內壁用測厚儀、漏磁檢測儀等抽查管內情況。鍋爐內部工作環(huán)境惡劣、工作量大、進度慢、成本高,而且依賴于人員經驗,數據并不是很完善,易出現漏檢。


隨著機組的溫度、壓力參數提高,受熱面結構復雜化,加上配煤摻燒帶來的結焦腐蝕情況加劇,鍋爐四管的爆漏幾率進一步增大,防磨防爆有以下普遍性難點:

(1)鍋爐結構復雜、四管數量龐大。以某電廠百萬等級鍋爐為例,水冷壁4117根,過熱器4178根,再熱器2462根,省煤器708根,其中焊口共20多萬個,檢查費時費力且極易出現漏檢、錯檢。

(2)受熱面管的材質、規(guī)格和焊口種類繁雜。為節(jié)省成本,各級過熱器、再熱器等管排往往分段選材,采用不同熱合金鋼,造成了大量的異種鋼焊口。

(3)數據統(tǒng)計工作繁雜。鍋爐防磨防爆工作涉及運行、檢修、維護、技術監(jiān)督等工種以及鍋爐、化學、金屬、熱工等多個專業(yè),大量數據和信息需要及時查詢、共享和協(xié)作。按照常規(guī)的防磨防爆方法,將面臨大量繁復的數據統(tǒng)計工作。

(4)檢修人員流動性大、系統(tǒng)的培訓手段較少,防磨防爆技能和經驗缺乏。

鑒于以上問題,采用新技術與新方法盡快提高改進鍋爐防磨防爆工作,適應超超臨界鍋爐技術的發(fā)展趨勢和要求,大幅減少泄漏非停、提高運行安全性和經濟性,是各個電廠非常重視和迫切需要解決的一個問題。