析
【摘 要】 对某热电厂330MW循环流化床锅炉两起非典型事故案例进行分析,指出反生受热面泄漏的原因,提出了预防措施,对同类型锅炉有一点的参考价值。
【关键词】再热器 水冷壁 焊接 浇注料 一、锅炉概况
某热电厂330MW锅炉为东方锅炉股份有限责任公司生产的DG1165/17.5-Ⅱ1型循环流化床,为亚临界参数、一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风,固态排渣,全钢构架。锅炉尾部采用双烟道结构,前烟道布置了三组低温再热器,后烟道内布置四组低温过热器,向下前后烟道合成一个,在其中布置有两组H型鳍片管式省煤器和卧式空气预热器。
二、非典型案例一 1.事故描述
2020年12月11日上午9点左右巡检人员发现#2炉8层后竖井烟道后墙处有泄漏声音,立即向汇报电厂生技部,并通知运行人员观察运行。晚上20点40分左右,锅炉补水量剧增,锅炉停运,根据现场异常响声初步判断为低温过热器或低温再热器泄漏。
12月13日下午16时 #2锅炉后竖井烟道温度降至55℃,组织人员进入后竖井烟道对爆管位置进行检查确认,现场观察炉管爆口位于尾部烟道中部,中隔墙及邻近的低再、低过的多根过泄漏。
2.爆管位置及现场情况
12月13日晚20时拉开管排,对现场爆管情况进行检查,经检查炉管爆口位于尾部烟道上层,左右方向的中部,中隔墙及邻近的低温再热器、低温过热器“U”型管部位,如图所示位置。
经检查检查确认中隔墙有3根管吹爆,低温再热器有4根管吹爆、有5根管吹损,低温过热器有1根管吹爆、3根管
吹爆,共计16根管受损。
3.爆管原因分析 (1)炉管泄漏的原因
经检查分析造成其他管吹损原因是低再侧56排(从左向右)上组圈第1根下弯头处的支承块与弯头的脚焊缝有明显裂纹(图1),弯头内部有贯通裂纹,确认为最初泄漏点。由于挂耳处的裂纹造成的泄漏将56排下圈弯头吹损(图2),中隔墙鳍片吹透(图3),蒸汽穿过中隔墙后再次将低温过热器管排吹损,随着泄漏点的增多,蒸汽经多点喷出,吹损邻近的低再管排55排、57排、58排、中隔墙55、56、57管排,中隔墙爆管后、再次将低温过热器管道吹伤。
(2)管圈支撑块角焊缝产生裂纹的原因
本炉尾部烟道中低温再热器采用管排支撑吊挂方式对管排进行固定,每排低温再热器通过焊接在管圈下弯头上的支撑块与焊接在中隔墙上的固定块进行定位,对管排器承重和定位作用。
支撑块与管道采用角焊接,低再管材为12Cr1MoVG,规格为Φ70×5mm,支撑块材质为0 Cr23Ni,板厚12mm,两者为异种钢焊接。通常认为裂纹的产生是由于焊材选择不当、焊接过程出现异常、焊接缺陷等引起的,由于两者为表面焊接,裂纹应首先在焊缝表面产生,进而扩展到母材,从而产生泄漏。这一推断在水压中第73排管的泄漏情况推翻了这一推断。
在水压过程中检查发现第73排管上组下湾支撑块处有泄漏现象,经拉排检查发现第73排管支撑块根部焊缝有砂眼漏水,割管检查,支撑块两侧焊缝无裂纹,检查弯头内部在背弧处有裂纹,这一裂纹是导致泄漏的直接原因,由此推断第一次泄漏的第56排管支撑块焊缝裂纹也是先产生内部裂纹,进而扩展到外部,形成外部焊缝裂纹。这种裂纹在任何情况下都无法提前发现,一旦有外部裂纹,泄漏必然发生。
弯头产生裂纹的原因有两个方面:一是管道在弯制过程中背弧管壁变薄,产生拉应力,可能造成背弧局部损伤;另一方面焊接过程产生焊接缺陷,产生焊接应力,且支撑板与管壁厚度相差较大(12mm与4.5mm),进一步加大了管壁的焊接应力,导致焊接部位产生裂纹。这种缺陷属于偶发性缺陷,具有隐蔽性,无法提前检查发现。
4. 现场处理及预防措施 (1)现场处理
对吹损受影响管子16根管子进行更换,其中:低温再热器9根、中隔墙3根、低温过热器4根。
(2)预防措施
更换现有支撑管圈和支撑块,增加再热器管的壁厚,由原来的70×5mm改为70×6.5mm,优点不需要改变又有受热面结构,施工难度小。缺点无法彻底消除焊接应力,弯头产生裂纹的风险依然存在,需要对焊接部位逐个进行探伤检查。
三、非典型案例二 1.事故描述
2021年2月17日16时46分,#2机负荷224MW,主汽压力16.7MPa,汽包水位快速下降,给水流量逐渐增大,大于主汽流量,判断炉膛水冷壁泄漏。维护项目部组织人员到达现场检查,根据现场异常声音判断为锅炉五层前墙水冷壁泄漏,锅炉停止云行。
2月19日上午10时风机停运进入炉内检查确认位置,泄漏位置较高,利用高倍望远镜观察,确认位于前墙水冷壁标高32米,左数第2屏高温再热器入口穿墙管旁水冷壁管有有泄漏现象如图所示。
2.爆管位置及现场情况
2月19日19时根据炉内观察,根据水冷壁外部确定的割管位置,在高再穿墙管密封盒右侧将第2、3根管割除,发现第2根管爆口较大,第3根管吹损,第1根管有两个泄漏点。
第1根管 第2根管 第3根管 进入炉内进一步检查确认水冷壁泄漏情况和其他部位磨损情况。通过内部检查发现第1根管的防磨浇注料部分脱落,水冷壁管泄漏情况与外部割管检查情况一致,其他水冷壁管没有损伤,按照第一根管两个泄漏点方向,发现临近高过管屏有32根管吹损。
水冷壁 高过管吹损部位 高过吹损管 3.原因分析
经现场检查情况分析,第1根管上的两个泄漏点为最初泄漏点,这两个漏点吹损临近第2、3根管,致使第2根管爆裂,第3根管和高过管屏严重吹损。
弄清造成第1根管上两个泄漏点的原因是制定预防措施的重要依据,从1号管上两个泄漏点的状态来看,漏点是从外向内磨损造成的,两个泄漏点均有明显的磨损沟槽,排除管材本身或耙钉产生的缺陷,这一点经对1号管漏点剖切着色渗透得到印证。
1号管磨损状态 耙钉着色 管内壁着色 是否由于浇注料脱落造成的管壁磨损?从现场情况来看,1号管浇注料脱落长度约600mm左右,如果是浇注料脱落造成管壁磨损,应在脱落部位产生均匀磨损才合理,事实并非如此,由此可排除浇注料脱落造成管壁磨损。
进一步分析,脱落的浇注料为后加补的,在浇注料脱落之前,管壁与浇注料之间存在两道缝隙,锅炉在运行过程中飞灰从缝隙中吹过,加上水冷壁温频繁变化使得缝隙逐渐扩大,从而造成管壁磨损加剧,管道泄漏后将补加的浇注料吹落,从而造成其他管子吹损。
4.防范措施
(1) 选用合格的浇注料;
(2) 施工单位具有相应的施工资质和施工业绩,施工人员要有相应的施工资格和丰富的施工经验;
(3)严格执行受热面浇注料施工工艺。 四、结束语
随着技术的不断不成熟,循环流化床锅炉近年来在发电行业得到了广泛的应用。循环流化床锅炉是高效、节能、低污染的床锅炉,它具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫、NOX排放低、结构简单、操作方便等诸多优势,但在实际
运行过程中也暴露出受热面泄漏频发的问题,希望上述两起案例对从事循环流化床锅炉热人员有所帮助。
参考文献
1.岑可法,倪明江,等,循环流化床锅炉理论设计与运行,中国电力出版社,1998.5。
2.吕俊复,张建胜,岳光溪,循环流化床锅炉运行与检修,中国水利水电出版社,1998.5。
3. DG1165/17.5-Ⅱ1型循环流化床锅炉说明书。 4. DG1165/17.5-Ⅱ1型循环流化床锅炉运行规程。
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