電站鍋爐專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控工作的一個(gè)重要使命，就是防止受熱面管道的爆漏。作為國華公司系統(tǒng)首臺投產(chǎn)的國產(chǎn)600MW亞臨界機(jī)組，不論在運(yùn)行人員對燃燒系統(tǒng)的掌握和控制上，還是點(diǎn)檢人員對熱力設(shè)備的性能診斷上，都將是一個(gè)考驗(yàn)。由于臺電#1機(jī)組尚未進(jìn)入試生產(chǎn)階段，還得不出鍋爐的運(yùn)行情況。下面，從鍋爐爆管的簡單機(jī)理著手，結(jié)合臺電鍋爐設(shè)備特點(diǎn)和#1鍋爐安裝檢驗(yàn)的情況，對機(jī)組投產(chǎn)后的防爆工作提出若干看法。

　�。ㄒ唬� 鍋爐爆管的簡單機(jī)理、分類與查證眾所周知，當(dāng)鍋爐的管壁在高溫?zé)煔庵惺軣�，如果得不到可靠的冷卻，其運(yùn)行溫度超過設(shè)計(jì)值或超過運(yùn)行時(shí)限時(shí)發(fā)生損壞，即為過熱。而由于鍋爐管道內(nèi)部堵塞、缺水、水循環(huán)破壞或膜態(tài)沸騰等原因，也將造成管道短期超溫爆破。大部分短期超溫?fù)p壞處呈現(xiàn)出明顯的脹粗變形，在破裂處呈現(xiàn)刀刃狀的邊緣。

　　另一種常見的情況是中長期的超溫。當(dāng)鋼材長期地工作在蠕變溫度以上，金相組織發(fā)生變化，包括珠光體球化、碳鋼和鉬鋼的石墨化、奧氏體鋼發(fā)生相沉淀等，從而降低金屬的晶間強(qiáng)度而損壞。這種情況下管壁沒有明顯減薄，厚唇狀的斷口是高溫蠕變的特征。

　　此外，還存在管道焊接質(zhì)量本身的問題。由于焊縫缺陷或性能劣化的原因造成爆管的現(xiàn)象也是常見的。同時(shí)，造成受熱面管道早期爆管的因素往往是多方面的，如超溫和內(nèi)外壁氧化的雙重作用，如焊縫質(zhì)量缺陷和結(jié)構(gòu)交變應(yīng)力的共同作用。

　　如果對鍋爐爆管的現(xiàn)象作進(jìn)一步的歸納分類，可以將爆漏的方式分為應(yīng)力溫度類的斷裂、工質(zhì)側(cè)腐蝕、煙氣側(cè)腐蝕、磨損、沖蝕、疲勞、質(zhì)量控制失誤等七種。從直接的失效方式來看，每一種類型又表現(xiàn)為幾種失效方式，如應(yīng)力溫度類斷裂可以是短期過熱、長期蠕變、異種鋼焊接失效、石墨化等情況，在此不一一列舉。

　　上述爆漏方式是可以通過爆口的宏觀、微觀形貌特征來判斷的，即推測管子的某種失效變化過程。但引起這種變化過程的因素（稱為爆管的根本原因）往往可能不止是一種情況。判斷出爆管的根本原因是最關(guān)健的工作，分析出哪些是真正的原始滲漏點(diǎn)，哪些是派生的受沖刷泄漏點(diǎn)是非常重要的，是采取預(yù)防和修復(fù)措施的重要依據(jù)，必須對爆漏的性質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的查證。

　　為了做到這一點(diǎn)，除了現(xiàn)場查證、取樣檢驗(yàn)、斷口分析、金相檢驗(yàn)等手段外，還必須結(jié)合鍋爐運(yùn)行工況來綜合分析。從點(diǎn)檢定修模式中要求對設(shè)備性能劣化狀態(tài)診斷的要求上來說，專業(yè)技術(shù)人員除掌握鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和選用鋼材的金屬性能外，還必須對鍋爐燃燒調(diào)整、汽水系統(tǒng)運(yùn)行工況、熱力負(fù)荷特征、熱力設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、煤質(zhì)、實(shí)際結(jié)渣情況等進(jìn)行系統(tǒng)性跟蹤分析，從電廠自身鍋爐設(shè)備的特點(diǎn)來掌握和分析受熱面管道的情況。這也要求，點(diǎn)檢人員和運(yùn)行人員的實(shí)踐知識要全面，并能緊密合作。當(dāng)然，準(zhǔn)確的分析和防爆有賴于對同類型鍋爐投運(yùn)情況所積累的豐富經(jīng)驗(yàn)。

　　（二）  臺山鍋爐設(shè)備簡況及其特點(diǎn)國華臺電一期工程選用5臺600MW國產(chǎn)引進(jìn)ABB-CE燃燒技術(shù)的機(jī)組，鍋爐型號為SG-2026/17.5-M905，是在總結(jié)上海吳涇第二發(fā)電廠兩臺亞臨界、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、控制循環(huán)燃煤汽包爐的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的基礎(chǔ)上，按創(chuàng)優(yōu)、創(chuàng)名牌的要求進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)和制造的。過熱器出口蒸汽流量MCR為2026t/h，蒸汽壓力17.5MPa，蒸汽溫度541℃。再熱汽為流量1671t/h，進(jìn)出口壓力為3.84/3.64 MPa，溫度為325/541℃。爐頂標(biāo)高為73000mm，爐膛寬度19558mm，深度16940.5mm，爐膛由φ51X6mm的膜式水冷壁組成，1110根管按熱力負(fù)荷和結(jié)構(gòu)分為55個(gè)循環(huán)回路。爐膛出口經(jīng)折焰角和延伸側(cè)墻組成的水平煙道流向后煙井及尾部，爐前向后管屏依次布置有分隔屏、屏式過熱器、屏式再熱器、末級再熱器、末級過熱器。省煤器和低溫過熱器布置在后煙井，后煙井深度為12768 mm，尾部煙溫出口流向兩臺三分倉容克式空預(yù)器。水冷壁、省煤器和后包墻過熱器主要采用了SA-210C、15CrMo，過熱器和再熱器管屏主要采用了12Cr1MoV、TP347H、T91三種鋼材。

　　給水管道布置于鍋爐左側(cè)，經(jīng)省煤器出口聯(lián)箱引至汽包底部進(jìn)入。爐前布置三臺低壓頭泰勒爐水循環(huán)泵，汽包內(nèi)飽和汽水分離后由6根大直徑下降管經(jīng)循環(huán)泵增壓后進(jìn)入環(huán)形下水包，爐前后、左右側(cè)水冷壁組成55個(gè)回路，均由上聯(lián)箱匯聚到汽包，形成水循環(huán)系統(tǒng)。鍋爐在負(fù)荷>30%時(shí)，采用汽包水位、給水流量、主蒸汽流量三沖量控制汽動(dòng)給水泵的轉(zhuǎn)速。省煤器給水流量為2015t/h，給水溫度為278℃。鍋爐設(shè)計(jì)效率為93.47%.鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒器四角布置，切向燃燒，燃燒方式為“對沖同心正反切布置”，以控制鍋爐出口的左右煙溫偏差。主要依靠二次風(fēng)噴嘴的偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，而不再是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)假想切圓。四組燃燒器的中心線近乎對沖，假想切圓直徑近于零。鍋爐共配置6臺HP-983中速磨煤機(jī)，分別接至四角燃燒器設(shè)六層自上而下，間隔七層二次風(fēng)噴嘴及頂部OFA消旋二次風(fēng)，在二次風(fēng)室內(nèi)配置三層共12支輕油點(diǎn)火槍。采用擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，除OFA單獨(dú)擺動(dòng)外其余噴嘴連在一起成一擺動(dòng)系統(tǒng)。二次風(fēng)自送風(fēng)機(jī)出口經(jīng)空預(yù)器加熱進(jìn)入大風(fēng)箱由風(fēng)門檔板調(diào)節(jié)按要求分布于各二次風(fēng)噴口。設(shè)計(jì)的一次風(fēng)風(fēng)速為24m/s，風(fēng)率為19.8%，二次風(fēng)速為54m/s，風(fēng)率為80.2%.校核煤種煙氣最大流速為水冷壁垂簾管處10.21m/s.過量空氣系數(shù)為1.2.空預(yù)器出口煙溫為132℃。鍋爐燃料消耗量為230.90t/h，爐膛斷面熱負(fù)荷為4679.51Kw/m2，爐膛容積熱負(fù)荷為87.63 Kw/m3.爐膛最大局部熱負(fù)荷標(biāo)為在33.36米，最大值為1574.4X103KJ/h.m2，最大平均熱負(fù)荷位置在38.49米標(biāo)高，吸熱修正后為740.8X103KJ/h.m2.而最上層燃燒器中心線標(biāo)高為34780mm.鍋爐已于8月8日完成冷態(tài)空氣動(dòng)力場試驗(yàn)，完成了一次風(fēng)速測平、標(biāo)定、二次風(fēng)檔板特性試驗(yàn)和水平煙道風(fēng)速分布測量，試驗(yàn)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，爐內(nèi)無貼壁風(fēng)，強(qiáng)風(fēng)環(huán)居中，電除塵煙氣流量偏差較小�？傮w達(dá)到了冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)的性能要求。

　　過熱器的汽溫調(diào)節(jié)主要采用二級噴水減溫，再熱器采用燃燒器擺動(dòng)及過量空氣系數(shù)調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)當(dāng)再熱器入口蒸汽溫度偏離設(shè)計(jì)值20℃，出口汽溫能達(dá)到額定值，受熱面金屬不超溫。鍋爐爐膛配備90只墻式吹灰器，共分5層。最底層燃燒器下面布置一層，最上層燃燒器上面布置四層。水平煙道和后煙井布置了44只伸縮式吹灰器。吹灰蒸汽來自分隔屏過熱器出口聯(lián)箱。

　　汽水系統(tǒng)工質(zhì)溫度測點(diǎn)布置在省煤器進(jìn)出口管道、下降管、過熱器一二級減溫器進(jìn)出口、末級過熱器出口、再熱器減溫器進(jìn)口、再熱器進(jìn)出口處均裝有。工質(zhì)壓力測點(diǎn)分別布置在省煤器入口、汽包、過熱器出口及再熱器進(jìn)出口等處。金屬壁溫測點(diǎn)集中在爐頂聯(lián)箱大罩殼內(nèi)。鍋爐在汽包、過熱器出口、再熱器進(jìn)出口共裝19只彈簧安全閥，在過熱器出口還有2只動(dòng)力泄放閥。

　　鍋爐設(shè)計(jì)燃用100%神華煤，但為預(yù)防結(jié)渣嚴(yán)重，最終的配煤試燒方案還未確定，將結(jié)合熱態(tài)燃燒調(diào)整試驗(yàn)進(jìn)行。校核煤種的低位發(fā)熱量為22330kj/kg，哈氏可磨系數(shù)為50，揮發(fā)份為38.98%，灰分為12.60%.灰軟化溫度為1120℃，灰熔化溫度為1160℃，CaO的含量達(dá)到為28.73%，F(xiàn)e2O3的含量達(dá)到25.48%.校核煤鋁硅比SiO2/Al2O3=1.97，鈣酸比B/A=1.654，硅比G=29.07，灰成分綜合判斷指標(biāo)R=4.87，結(jié)渣溫度tiZ=575℃，著火穩(wěn)定系數(shù)Rw=5.69，燃料燃盡系數(shù)Rj=35.08.以上數(shù)據(jù)對預(yù)防爐管超溫和爆破是有重要參考意義的。從上述情況看出，作為600MW亞臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)，存在以下幾個(gè)重要特征：

　　1）該型號鍋爐引進(jìn)CE燃燒設(shè)計(jì)技術(shù)，在爐膛結(jié)構(gòu)、膨脹和爐頂密封設(shè)計(jì)、燃燒器布置、熱力循環(huán)、控制保護(hù)、汽溫調(diào)節(jié)等方面均比早期投運(yùn)的600MW機(jī)組有了重要的改進(jìn)，熱力系統(tǒng)可靠性已大為提高。鍋爐選用的金屬管材裕度充足，高溫性能較好的滿足正常工況要求。

　　2）由于四角切向燃燒造成的爐膛出口煙氣殘余偏轉(zhuǎn)，通過合理化設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)手段，能較好的消除左右側(cè)汽溫偏差和煙氣流不對稱，出口煙速均分范圍合理。但在冷態(tài)空氣動(dòng)力場試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在爐膛出口屏過、屏再范圍的左右側(cè)風(fēng)速偏差還是明顯的，需要在熱態(tài)下進(jìn)一步觀察和調(diào)整。

　　3）為防止熱負(fù)荷局部集中和防結(jié)焦，爐膛斷面結(jié)構(gòu)尺寸較大。最上層燃燒器中心至分隔屏底的距離為20130mm，使受熱管屏底部的熱負(fù)荷有所降低（BMCR下分隔屏底為1374℃），并控制爐膛出口煙溫在1032℃以下，這對防止管壁超溫和高溫氧化有利。最下排燃燒器至冷灰斗轉(zhuǎn)角的距離為5969mm，若燃燒器向下傾時(shí)對爐膛下部和冷灰斗的輻射也將是明顯的。

　　4）水循環(huán)系統(tǒng)由于采用循環(huán)泵和內(nèi)螺紋管，下水包采用不同規(guī)格的節(jié)流圈，爐水在進(jìn)入汽包之前不發(fā)生汽水分離相變，爐膛燃燒區(qū)不直接沖刷水冷壁，因此如無異物堵塞一般不會發(fā)生超溫情況。對剛性梁的設(shè)計(jì)也使水冷壁結(jié)構(gòu)應(yīng)力拉裂的可能大為降低。

　　5）設(shè)計(jì)煤種和校核煤種具有高揮發(fā)份、中高水份、低灰份、特低硫、熔融性低的特點(diǎn)，說明該煤種的著火、燃燒穩(wěn)定性和燃燼特性較好，但煤種易自燃、結(jié)渣性將較為嚴(yán)重，煤種的沾污性較強(qiáng)、傳熱特性差，煤種的磨損性輕微。因此，對該煤種應(yīng)十分重視對結(jié)渣的分析，加強(qiáng)吹灰。

　　6）各種工質(zhì)測點(diǎn)和壁溫測點(diǎn)布置合理，給水采用三沖量調(diào)節(jié)，能較好的穩(wěn)定鍋爐水位和汽溫。爐管泄漏報(bào)警裝置的投用，將對早期判斷爆管傾向有著重要的參考作用。

　�。ㄈ�） 國華臺電#1機(jī)組基建期鍋爐焊接及檢驗(yàn)情況國華臺電#1機(jī)組鍋爐本體“三器一壁”制造焊口總數(shù)為39430個(gè)，所有焊縫100%無損探傷檢測，經(jīng)RT（TV）檢查一次合格為38234個(gè)，一次合格率96.97%.安裝受監(jiān)焊口達(dá)到27000個(gè)，進(jìn)行100%的檢驗(yàn)，其中RT50%，UT50%.鍋爐外圍管道焊口3000多個(gè)，進(jìn)行50%的RT檢驗(yàn)。

　　在安裝和設(shè)備監(jiān)造期間，對廠家焊口、安裝焊口共66000多個(gè)進(jìn)行滲透檢查。對受熱面49528個(gè)彎頭進(jìn)行了100%測厚。末級過熱器、主蒸汽系統(tǒng)T91材料的焊口進(jìn)行100%UT、100%RT、100%PT的檢驗(yàn)。

　　安裝前對所有合金設(shè)備或管道焊縫進(jìn)行了100%的光譜復(fù)查工作，共發(fā)現(xiàn)不符合點(diǎn)數(shù)552點(diǎn)。所有材料不符合項(xiàng)，都得到了妥善的處理。

　　在國華臺電的嚴(yán)格要求下，安裝單位采取了嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，每周統(tǒng)計(jì)焊接一次合格率，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)表和P控制圖進(jìn)行分析，確保焊接質(zhì)量處于受控的狀態(tài)。#1機(jī)組的安裝期間，焊接一次合格率始終高于目標(biāo)合格率98.5%.所有檢驗(yàn)工藝按工藝卡進(jìn)行，所有的檢驗(yàn)和試驗(yàn)記錄都做好簽證，并加以整理分類保存，以保證所有的檢驗(yàn)和試驗(yàn)均按要求規(guī)范進(jìn)行。檢驗(yàn)報(bào)告應(yīng)由相應(yīng)資格的人員簽證、復(fù)審、批準(zhǔn)。檢驗(yàn)員由初級或初級以上人員擔(dān)任，評定與審核人由中級或中級資格以上人員擔(dān)任。為了保證射線底片評定的準(zhǔn)確性，聘用了高級射線人員對射線底片進(jìn)行復(fù)評，從而最大限度減少了底片漏評或錯(cuò)評的隨機(jī)性。

　　在滲透檢驗(yàn)工作中，適當(dāng)延長了滲透時(shí)間，以提高缺陷的檢出率。在射線檢驗(yàn)工作中，薄壁小徑管如末級再熱器、屏式再熱器、墻式再熱器，選用了先進(jìn)的Se-75射源進(jìn)行射線檢測，有效地提高了小徑管焊縫射線底片的靈敏度和寬容度，從而提高缺陷的檢出率。在使用Ir-192射源進(jìn)行射線探傷過程中，注意優(yōu)化最佳探傷參數(shù)的同時(shí)，應(yīng)用了濾光板的技術(shù)和定向曝光的技術(shù)，從而有效減少了散射線對射線底片的影響，提高射線底片的探傷靈敏度。在超聲波探傷過程中，使用距離-波幅曲線代替面板曲線進(jìn)行檢測，從而減少漏檢的可能。

　　國華臺電于2003年1月17日對#1機(jī)組鍋爐進(jìn)行了超水壓試驗(yàn)。一次汽系統(tǒng)水壓試驗(yàn)的最高壓力為額定壓力的1.5倍，即29.69Mpa，試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)有泄露和異常變形等現(xiàn)象；二次汽系統(tǒng)升至1.5倍再熱器設(shè)計(jì)壓力6.45MPa，未見有變形和滲漏現(xiàn)象。從升壓和檢查的情況來看，此次超水壓試驗(yàn)取得了一次性成功。

　�。ㄋ模�對投產(chǎn)期預(yù)防爆管的若干措施國華臺電#1爐超水壓試驗(yàn)一次性順利通過，說明鍋爐出廠焊縫、安裝焊縫的整體質(zhì)量還是有保證的，同時(shí)冷態(tài)空氣動(dòng)力場的試驗(yàn)結(jié)果也為熱態(tài)燃燒調(diào)整打下了良好的基礎(chǔ)。為做好鍋爐四管爆漏的預(yù)防工作，根據(jù)上述爆管的簡單機(jī)理和該型號鍋爐設(shè)備的特點(diǎn)，在機(jī)組運(yùn)行中，特別是在168整機(jī)試驗(yàn)和首次停爐檢修期間，必須對鍋爐的運(yùn)行工況和受熱面管道進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，作為鍋爐設(shè)備的點(diǎn)檢人員和運(yùn)行人員，以下幾點(diǎn)工作是非常重要的：

　　1）機(jī)組試運(yùn)行期間會同調(diào)試所專家進(jìn)行熱態(tài)燃燒調(diào)整和運(yùn)行調(diào)節(jié)試驗(yàn)，對煤粉取樣、飛灰取樣、排煙成分、爐渣取樣、表盤數(shù)據(jù)、配風(fēng)特性、運(yùn)行氧量、熱效率、摻燒方式等進(jìn)行綜合分析，并在每種試驗(yàn)工況下觀察壁溫變化和吹灰效果。運(yùn)行人員、點(diǎn)檢人員、試驗(yàn)人員要組成燃燒調(diào)整研究小組和防爆管技術(shù)攻關(guān)小組，并將燃燒試驗(yàn)結(jié)果作為預(yù)防超溫爆管的重要基礎(chǔ)。

　　2） 嚴(yán)格監(jiān)控好鍋爐啟動(dòng)情況。鍋爐啟動(dòng)時(shí)降低爐管溫升降速度及減少兩側(cè)煙溫差。隨著爐溫升降速度的降低，施加在爐管上的熱應(yīng)力隨之減低。降低爐兩側(cè)的煙氣溫差，爐管過熱的狀況將大大減少，其造成的熱應(yīng)力也隨之減少。應(yīng)采取措施減少鍋爐的啟停次數(shù)，因溫差引起的熱應(yīng)力疲勞的周次則相應(yīng)的得到降低，從而減少疲勞爆漏的發(fā)生。

　　3） 應(yīng)采取措施降低鍋爐振動(dòng)頻幅，減少煙氣湍流。鍋爐振動(dòng)會造成管子受約束部位機(jī)械應(yīng)力疲勞。因此，通過對煙氣湍流等進(jìn)行控制，對支吊架進(jìn)行調(diào)整或加裝減振器等措施使其疲勞頻次減少。通常，此類原因引起的爆漏多發(fā)生在聯(lián)箱管座、鰭片焊縫、水封槽焊接處及爐頂密封板與管焊縫等位置。

　　4） 對鍋爐吹灰器投運(yùn)下的汽溫和壁溫變化情況進(jìn)行分析比較，確保吹灰器不卡澀、吹灰蒸汽參數(shù)正常、吹灰工藝優(yōu)化。

　　5） 密切關(guān)注爐管泄漏檢測裝置的信號特征，結(jié)合運(yùn)行參數(shù)和現(xiàn)場聲音作認(rèn)真分析。

　　6） 利用停爐檢修的機(jī)會對吹灰區(qū)域的管壁、防磨夾等進(jìn)行重點(diǎn)檢查。對容易發(fā)生泄漏的位置如煙氣走廊、過熱器定位管、噴燃器風(fēng)箱的板與管焊接處、密封板等處進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

　　7） 停爐檢修時(shí)加強(qiáng)對不銹鋼異種接頭及不銹鋼彎頭的檢查。對于異種鋼接頭，由于兩種材料的線膨脹系數(shù)相差較大，因此容易產(chǎn)生沿晶裂紋，通過對金相檢查等方法可發(fā)現(xiàn)；對不銹鋼彎頭可通過無損檢測及測厚等方法發(fā)現(xiàn)其有無堵塞。

　　8） 做好鍋爐給水及水循環(huán)系統(tǒng)的日常取樣分析工作，一旦水質(zhì)超標(biāo)應(yīng)立即查證處理，同時(shí)加強(qiáng)凝汽器的檢漏工作。嚴(yán)格執(zhí)行《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》、《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》、《關(guān)于防止火力發(fā)電廠凝汽器銅管結(jié)垢腐蝕的意見》以及其它有關(guān)規(guī)定。

　　9） 專業(yè)人員要做好運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和工況變化趨勢的分析。經(jīng)常分析給水調(diào)節(jié)、減溫水投入、配風(fēng)變化、鍋爐排煙溫度、熱負(fù)荷分布規(guī)律、結(jié)渣變化規(guī)律和某部位的超溫情況，加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視。

　　10） 一旦發(fā)生爆管，對爆管失效方式的判斷和根本原因的查證是非常重要的，一定要找到原始漏點(diǎn)。防爆管小組應(yīng)針對爆管的具體情況開展專題研究。