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國產鍋爐氧化鋅避雷器測試儀四管漏泄原因分析及解決措施

  1概況
隨著現代電站的不斷發(fā)展，電站鍋爐越來越更加龐大而復雜，任何一個零部件的損壞，特別是承壓部件的損壞都可能導致機組停運。尤其是國產機組整體設計大部分是引進技術，在設計上存在著技術上的領會不透，系統(tǒng)考慮不**等等原因，而在制造上要求上又不能達到設計標準，導致運行中的鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器（以下簡稱鍋爐四管）等部位漏泄約占鍋爐全部事故的40--60%，甚至達70%，氧化鋅避雷器測試儀因此減少鍋爐四管漏泄次數，降低鍋爐強迫停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(fā)電廠一期工程4×300MW發(fā)電機組，發(fā)電鍋爐配哈爾濱鍋爐廠引進美國CE公司**技術制造的亞臨界自然循環(huán)汽包爐，型號為HG-1021/18.2-YM4，鍋爐按CE公司傳統(tǒng)的單爐膛П型布置，燃燒器采用四角布置的擺動式，假想切圓逆時針旋轉，切向燃燒。燃燒器可上下擺動±30度。爐膛斷面尺寸為14048×11858mm。

2 四管漏泄情況統(tǒng)計分析
鐵嶺電廠4臺鍋爐自投入運行以來，截止到2005年12月底的四管漏泄情況統(tǒng)計分析（含水壓滲漏）結果如下：
(1)按漏泄原因性質分類
各類原因漏泄次數比例  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 漏泄原因分析
從上面統(tǒng)計中可以看出，過熱、原始缺陷、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、原始缺陷、焊接缺陷是導致四管漏泄的*主要原因。發(fā)生的部位集中在工質溫度和金屬溫度*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次由于管材過熱超溫造成的漏泄，占數的32.14%，過熱器和再熱器是工質溫度和金屬溫度*高的部件，受熱面過熱超溫后，管材金屬溫度超過允許使用的極限溫度，發(fā)生內部組織變化，降低了許用應力，管子在內壓力下產生塑性變形，*后導致爆破。氧化鋅避雷器測試儀
3.2 原始缺陷
    共有23次由于管材原始缺陷造成的漏泄，占總數的27.38%，由于各種原因，鋼鐵廠鋼管制造質量不能得到完全保證，管材在制造時發(fā)生的缺陷與鋼鐵鍛壓、延時的缺陷，即氣泡、夾層、折疊、壁厚不均、退火**、晶粒度等加工誘發(fā)了其缺陷的發(fā)展。
3.3 焊接缺陷
從表1可以看出，由于焊接缺陷造成漏泄共有20次，僅后屏再熱器夾屏管下彎頭焊口熱影響區(qū)裂紋共發(fā)生4次（其中3次為運行后的檢修焊口，另1次為制造焊口）。這是四管漏泄主要原因之一，鍋爐本體是由焊接安裝在一起的，受熱面的每一根管子都有很多焊口，整臺鍋爐四管焊口近7萬余道，受熱面是承受高溫、高壓設備，因此焊接質量對鍋爐**經濟運行有著重大的影響，焊口漏泄和結構應力、坡口形式、焊接材料、焊接參數、熱處理工藝和焊工技術水平有關。
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4 趨勢及預防
從1993年—2005年，我廠受熱面漏泄次數的整體趨勢是逐步下降的。首先，鐵嶺電廠自96年開始針對受熱面因為管子氧化、變形、膨脹受阻等情況而頻繁發(fā)生四管漏泄等問題，對受熱面逐步采取提高材質改造措施，取得非常好的成效。其次，逐步提高了運行水平，嚴格控制受熱面溫度，避免過熱超溫,同時對燃燒器上部反切風噴口及防止結焦采取預防措施。第三，廠部制定了積極的受熱面檢查的考核和獎勵制度，獎罰分明，既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制，穩(wěn)定了機組的生產運行。
4.1 過熱超溫
從1993年—2005年，我廠受熱面由于過熱引起漏泄的整體趨勢是逐步下降的。我廠對受熱面進行了提高材質的改造，主要是高溫再熱器和過熱器。提高受熱面材料等級，是行之有效的預防措施。另外，還要加強鍋爐運行水平，在運行中加強燃燒擺動調節(jié)，防止爐內火焰偏斜，水冷壁結渣、爐膛出口溫度偏高、過熱器和再熱器積灰，加強水、汽化學監(jiān)督，避免受熱面內的結垢，在結構上避免吸熱和流量不均，在檢修中避免出現錯用鋼材和焊接材料及異物堵管。
4.2 原始缺陷
從1993年—2005年，我廠受熱面由于原始缺陷引起漏泄的整體趨勢是不確定的。原始缺陷的產生是由多種因素造成的，在制造安裝時埋下隱患，具有不可預知性和不確定性，屬于歷史**問題，隨著鍋爐運行小時數的不斷增加可能會逐漸凸顯出來。但是通過對受熱面進行**、細致的檢查，能夠盡量避免或減少因為原始缺陷而造成的漏泄。這從鍋爐分廠近幾年大修全優(yōu)可以體現出來。
4.3 焊接缺陷氧化鋅避雷器測試儀
    從1993年—2005年，我廠受熱面由于焊接缺陷引起漏泄的整體趨勢是逐步下降的。為防止由于焊接缺陷引起受熱面漏泄事情的發(fā)生，繼續(xù)加強對焊工的培訓力度，改善焊接工藝，讓每名焊工都詳細了解缺陷性質，發(fā)生的部位、方向、尺寸、材料，然后進行判斷分析，包括母材質量、熱影響區(qū)、焊縫金屬、接頭形狀、焊接條件、有無消除應力，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，我廠受熱面由于磨損引起漏泄共4次。為了防止在形成煙氣走廊地帶的彎頭及邊排管磨損，加裝護瓦和刷涂防磨料，效果明顯。在平時大、小修和停爐臨檢時，及時對煙氣走廊等易磨損部位進行檢查，發(fā)現缺陷馬上處理，基本能夠解決磨損引起漏泄的問題。
    從1993年—2005年，我廠受熱面由于吹灰器故障引起漏泄共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吹灰器發(fā)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。同時，對其他吹灰器附近水冷壁管進行檢查發(fā)現，多處吹灰器將臨近的水冷壁管吹薄，*薄處為3.6mm（水冷壁管為Ø63.5×8mm）。這說明因為吹灰器發(fā)生故障而引起受熱面漏泄已經是目前的突出問題。
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5 鍋爐工況的分析
減少和防止四管漏泄要從備件的加工工藝、運行操作和檢修工藝三個*基本方面入手，堅持預防為主，****的方針。組織由鍋爐檢修、鍋爐運行、熱工、電氣、化學、金屬和熱力試驗人員組成的攻關小組，集思廣益，做好基礎工作，查找問題，分析原因，提出合理的措施，開展長期、經常性的防止受熱面漏泄的工作。2000年鐵嶺電廠與哈爾濱鍋爐廠研究所合作在#2爐上進行了較為**的工業(yè)性試驗。
5.1 穩(wěn)定工況試驗
(1)熱力參數比較
在不同負荷下鍋爐熱力參數試驗值與設計值的比較。機組出力和熱力參數都可達到設計值，但也存在著以下一些問題：
 主蒸汽壓力偏低，再熱蒸汽壓力偏高
在100%ECR負荷下，主汽壓力偏低0.5MPa，隨著負荷的降低，差值見效，在50%ECR下，試驗值稍高于設計值。再熱蒸汽壓力在高負荷下偏高0.3MPa，在低負荷下偏高更多。
 高缸排汽壓力氧化鋅避雷器測試儀和溫度偏高
在100%負荷下，高缸排汽壓力偏高0.5MPa，排汽溫度偏高13.6℃，隨著負荷的降低，壓力偏高的幅度略有減小，而溫度偏高的幅度明顯增大，在50%ECR下，達到57.7℃。
 排煙溫度偏高
在100%負荷下，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，達到41.4℃。
 風量控制偏大
在100%負荷下，煙氣中氧量偏氧化鋅避雷器測試儀高1.8%，在低負荷下偏大更多，在50%ECR下，過?？諝庀禂颠_到了1.72。
此外，氣輪機背壓高，特別在夏季，這意味著發(fā)出相同的功率，需要更多的進汽量。這些問題的存在對機組運行的經濟性和可靠性都不利。
 過熱器焓增
過熱器總焓增在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致的。焓增超出設計值的主要原因是火焰中心偏高，導致分隔屏和后屏過熱器吸熱量增加，末級過熱器吸熱量相對減少。在低負荷下風量偏大的因素起主導作用，末級過熱器的吸熱相對增大。
 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工況下，比設計值低10%和1%。由于高缸排汽溫度偏高（在5.%ECR高出設計值近50℃），為維持再熱蒸汽出口溫度，只能增加噴水量以降低再熱氣系統(tǒng)的入口溫度，同時風量又偏大，致使再熱氣系統(tǒng)的各段吸熱量分配發(fā)生變化。墻再和屏再焓增的變化趨勢呈對流特性，與設計相反，末再的對流特性更強。
(2)爐內壁溫
爐內壁溫隨負荷的變化。從爐內壁溫曲線上可以看出，爐內壁溫隨著負荷的增加而增加，同時總體壁溫水平偏高。處于水平煙道右側和入口在三通渦流區(qū)中的屏再B5管壁溫水平*高，這是熱偏差與水利偏差相疊加的結果，實際運行證明了這一點，該管在管材提**次前常發(fā)生爆管。爐內壁溫測點采用金屬噴涂法安裝熱電偶，測量值是正誤差，曾做過標定，試驗值偏高10℃——15℃。
熱偏差
(3)爐內煙風流動場分析氧化鋅避雷器測試儀比較
屏再出口沿爐寬方向的氣流分布。右側氣流速度明顯高于左側氣流速度，右側*高達到11~12m/s，左側為2~3m/s，右高左低的趨勢與西安交大空模實驗結果基本一致。左側在5~6屏區(qū)域有一峰值，右側在26~27屏區(qū)域*高。從冷態(tài)流速的分布中可以得出結論，四角切圓燃燒方式在水平煙道內存在著氧化鋅避雷器測試儀較大的流速偏差。帶來如下幾種情況：
 煙溫偏差
從不同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℃。隨著負荷的聲高，出口煙溫逐漸升高，兩側偏差則越來越小。沿眼到的寬度方向，煙溫總體呈現“W”形分布。
從氣流偏差和煙溫偏差的分析中可以得出，水平煙道的兩側熱偏差，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系數。各級受熱面的管間偏差和屏間偏差都高于壁溫計算選取值。處于水平煙道入口的后平過熱器的屏間偏差*大，因為這里沿爐寬方向上的熱偏差*大。管間偏差以末級再熱器*大。
5.2不穩(wěn)定工況
(1)冷態(tài)啟動
為冷態(tài)啟動過程中，爐膛出口煙溫及過熱器、再熱器的壁溫變化曲線。在汽輪機沖轉、升速、并網階段，爐膛出口煙溫均不超過538℃，爐內壁溫不超過4氧化鋅避雷器測試儀50℃，證明再熱器在關旁路氣輪機掛閘后的“干燒”狀態(tài)下是**的。投一臺磨，煙溫迅速上升，過熱器和再熱器壁溫亦隨之升高。
 定壓升降負荷
在定壓升降負荷過程中分隔屏和低過的壁溫變化曲線。定壓升降負荷時，過熱器和再熱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，負氧化鋅避雷器測試儀荷從280MW降到240MW，再升回到280MW時，整個降升過程分隔屏和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的壁溫變化曲線。在滑壓過程中，主汽壓力隨符合的變化而變化。當氣壓降低時，汽化潛熱增加，產氣量減少，而熱負荷的減小相對緩慢，故不僅過熱器并且再熱器亦有壁溫升高現象。致使再熱器的幅度較小。仍以分隔屏和低過為例。在滑降過程中，壁溫逐漸升高，但均在報警值以下。在滑升初期較易超溫，幅度為25℃~30℃，時間約持續(xù)15—20分鐘。這是由于滑升初期，燃料量增加，煙溫和煙氣量較快發(fā)生變化，而過熱器內工質流量的變化有一延遲過程，在這段時間差內，壁溫容易超溫。所以在滑升初期，要降低燃料量的增加速度。
 停高加
    給水溫度的降低使氧化鋅避雷器測試儀省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。本次試驗負荷在250MW時，各級受熱面的壁溫在報警值以下。在280MW負荷下停高加時，過熱器超溫嚴重，只能降負荷試驗。因此在停高加時應嚴格控制運行工況，適當降負荷。

6 四管爆管原因分析
6.1切園燃燒方式的固有特點氧化鋅避雷器測試儀
四角切園燃燒方式所造成的爐膛出口和水平煙道內的兩側熱偏差問題，是切園燃燒方式的固有特點。由于爐膛出口氣流參與旋轉強度的影響，使得位于爐膛上部的輻射受熱面（分隔屏、后屏過和壁再）工質溫度呈現左高右低的特性，而位于水平煙道中的屏再、末再、末過及低過的工質溫度的分布特性為左低右高。由于偏差管壁溫長期超過材料的極限使用溫度而引起蠕變破壞爆管。并且這種問題多發(fā)生于屏式再熱器及末級再熱器熱負荷較高的下完頭向火面上。
6.2煙道高度方向熱偏差增大
由于末級再熱器布置在水平煙道上半部，造成下半部煙氣短路，不僅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增高。
6.3 三通渦流區(qū)的影響
300MW鍋爐受熱面入口集箱的引入管，采用連T型三通，在三通附近的集箱中存在著二次渦流，使得集箱中的靜壓分布在徑向和軸向上都發(fā)生了顯著的變化。同時渦流影響區(qū)中的支管入口阻力也發(fā)生了很大的變化，結果就造成了該區(qū)域管組中的流量分配極不均勻，使得某些支管中的流量嚴重偏小，若該區(qū)域熱負荷亦較大，極易導致管壁溫度超過許用溫度而發(fā)生爆管。
6.4 不穩(wěn)定工況下的瞬時超溫
不穩(wěn)定工況下的瞬時超溫，只要超溫幅度不大，也不會對運行造成大的危害。
6.5 鋼102的性能問題氧化鋅避雷器測試儀
鋼102（12Cr2MoWVTiB）是我國在60年代研制的鋼種。該鋼材屬珠光體型的耐熱鋼，具有良好的組織穩(wěn)定性和熱強性，抗氧化性和工業(yè)性能均較優(yōu)良，可以用于工作溫度在600~620℃的鍋爐受壓部件。
在300MW鍋爐中，管子計算壁溫在600℃左右的部分過熱器受熱面及再熱器受熱面，設計采用了鋼102材料。運行中300MW鍋爐的過熱器、再熱器受熱面在高熱負荷區(qū)域的102鋼管普遍發(fā)生爆管事故，宏觀檢查均發(fā)現存在嚴重的表面氧化，實際情況說明，鋼102材料的高溫抗氧化性較差，不宜用于600℃的工作溫度。

7 超溫的改進措施
通過不斷的技術改進，取得了良好的運行業(yè)績，出力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泄和運行中出現大量結焦等不穩(wěn)定因素，在治理鍋爐四管泄漏問題上，鐵嶺發(fā)電廠從幾個方面投入了技術和資金，使設備能夠達到設計能力，在東北地區(qū)發(fā)揮了主力機組的作用。
7.1 頂部反切風
鑒于沿爐寬度方向上的熱偏差是引起受熱面超溫爆管的主要原因，2000年#3機大修中啟動將鍋爐的頂部風和上一層輔助風噴口反切16°角的技術措施]，型式為同心圓，期望通過反切來削弱旋流強度，消除或減輕爐膛出口及水平眼到中煙氣流場的偏置。頂部風改成反切型式證明，它對降低水平煙道中的熱偏差有顯著效果，鍋爐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，并且使動力場偏差得到調節(jié)。
7.2 受熱面材料升級氧化鋅避雷器測試儀
利用電除塵改造機會對后屏、末級再熱器采用0Cr18Ni10Ti不銹鋼取代鋼102、12Cr1MoV珠光體型耐熱鋼，提高了受熱面耐高溫檔次，奧氏體不銹鋼的抗氧化溫度為704℃，比鋼102及12Cr1MoV的610℃、580℃高出許多。實踐證明：采用材料升級的方法來避免過熱器、再熱器受熱面爆管是切實有效的改進措施。
7.3  恢復燃燒器的擺動功能
燃燒器擺動，通過調節(jié)爐膛火焰中心位置以達到調節(jié)再熱氣汽溫的目的。燃燒器下擺，爐膛出口煙溫下降，各級受熱面的壁溫也隨著下降，對改善對流受熱面的運行條件，作用是非常明顯的。調整好噴嘴角度，由于噴嘴角度檢修不當，使火焰沖刷水冷壁及爐墻而結焦。應根據結焦規(guī)律和爐膛結構調整噴嘴方位氧化鋅避雷器測試儀，一般是將火焰盡可能調向爐膛中心中心切圓附近以減少結焦。
7.4 采用鍋爐壁溫在線監(jiān)測
4臺機組全部為國產機組，但是控制系統(tǒng)是比較先進的，但鍋爐壁溫監(jiān)測報警控制是落后，不能一次性隨機組記錄打印、輸出、調整先后與西安熱工院材料室，東北電力學院協(xié)作，利用鐵嶺電廠原壁溫檢測的實際位置，對4臺鍋爐加裝鍋爐壁溫在線監(jiān)測儀，記錄數據輸入DcS，實現超溫報警、記憶、儲存、記錄超溫時間與數據等項目，直接進行在線控制，促使運行人員精心調整，減少了因操作不當造成的超溫，由于燃煤、磨煤機帶來的不利運行問題出現時及時進行調解，使超穩(wěn)控制在*小時間段上。

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