太阳集团5493

首页 > 新闻中心 > 技术知识

锅炉“四小管”防磨防爆新技术

发布时间:2024-06-03

浏览次数:1078

对于燃煤火力发电机组,约70%的事故来自锅炉侧,锅炉侧一旦发生事故,70%的原因在于四管泄漏。

水冷壁、过热器、再热器、省煤器四类管(简称锅炉“四小管”)泄漏或爆管事故会导致停机停炉,其引起的非计划停运时间占机组非停时间约40%,少发电量占全部事故少发电量的50%以上,是影响发电机组安全经济运行的主要因素。


近年来,随着机组运行时间的延长,锅炉承压部件金属材料逐渐老化,且伴随着长期燃烧高硫煤造成的高温腐蚀、深度调峰和机组启停引起的应力集中和裂纹类缺陷增加,锅炉受热面及承压部件的故障呈现多发趋势,机组非计划停运概率增加。机组非计划停运不仅给企业造成了经济损失,同时还影响电网的正常调度,造成企业信誉损失。为了防止锅炉爆管,保证机组稳定运行,在机组检修期间须对锅炉四管进行全范围系统性的防磨防爆检查。

01

“四管”爆漏原因分析


电站锅炉“四管”常见的失效类型有腐蚀、管材和焊接缺陷、过热爆管、磨损减薄、应力集中、疲劳开裂、机械损伤等。各受热面泄漏失效类型又有所差别,其中水冷壁以高温腐蚀、磨损减薄为主,过热器以焊接缺陷、过热爆管、磨损、腐蚀为主,再热器以焊接缺陷、过热、磨损为主,省煤器则以飞灰磨损减薄为主。


图片

水冷壁熔敷焊接熔深过深及鳍片不平整磨损爆管


图片

过热器鳍片焊缝和管子对接焊缝开裂


图片

再热器鳍片焊缝严重咬边
及弯头耐火材料脱落泄漏


图片

省煤器焊缝未熔合缺陷及穿墙密封漏风


1. 磨损

锅炉四管常见飞灰磨损和机械磨损。低温过热器及省煤器区域、烟气走廊、出列管、吹灰器、人孔门周围经常会出现飞灰磨损,过热器和再热器管段在运行中管排会和管夹产生机械磨损,受到磨损后易出现泄漏现象。

省煤器相对而言管排较密集,烟气含量高且流速快,炉烟中大量灰粒流向省煤器尾部,加剧其磨损。磨损爆管的特征为断口处管壁减薄呈刀刃状,磨损表面平滑,金相组织无变化,管径一般无变化。


2. 腐蚀


虽然腐蚀爆管比例较低,但由于其具有突发性和不可预测性,一旦发生,往往造成大面积的损坏。腐蚀爆管的特征为管壁产生点状或坑状腐蚀,金相组织不发生变化,裂纹为横断面开裂,爆口宽而钝。依据腐蚀机理可分为水侧腐蚀和烟气侧腐蚀。


水侧腐蚀是指水处理设备中碱性或酸性物质及其他杂质引起的腐蚀和损坏,主要有氧腐蚀、垢下腐蚀、氢损伤等。氧腐蚀易发生在省煤器、过热器和再热器管段;垢下腐蚀主要发生在水冷壁和低温过热器;氢腐蚀主要发生在水冷壁。烟气侧腐蚀主要是硫腐蚀。低温硫腐蚀主要发生在省煤器管段;高温硫腐蚀主要发生在水冷壁、过热器和再热器管段。


3. 热疲劳


热疲劳是指锅炉管在温度反复变化时受热应力作用而发生的疲劳损坏。热疲劳爆管的特征为从外表向里发展的环状裂纹;以横向裂纹为主的龟状裂纹;短而粗且充满腐蚀产物的楔形裂纹。


造成热疲劳的原因有炉膛使用水吹灰,管壁温度急剧变化产生热冲击;超温导致管材的疲劳强度下降;基本负荷机组参与调峰运行,频繁启停和变负荷运行。


4. 超温过热


超温过热爆管主要发生在锅炉的高温对流过热器和高温再热器管段,低温过热器和省煤器管也可能出现。短期过热是指当管壁温度超过材料的下临界温度时,材料强度明显下降。在内压力作用下,发生胀粗和爆管现象。长期过热是指管壁温度长期处于设计温度之上且低于材料的下临界温度,超温幅度不大但是时间较长,管子力学性能恶化,导致在较薄弱部位发生脆裂爆管。长期超温可分为高温蠕变型、应力氧化裂纹型和氧化减薄型。


5. 焊接质量问题


受热面管所需要承受的压力和温度较高,一旦焊接存在质量缺陷,存在未熔合、未焊透、夹渣、咬边等现象,将导致管道在高压环境运行中无法承受内部压力,出现爆管现象。


02

锅炉四管防磨防爆的普遍性难点

传统的锅炉检查手段主要是人工搭脚手架或者升降平台进行检测,外壁检测依靠肉眼观察法和触摸法,内壁用测厚仪、漏磁检测仪等抽查管内情况。锅炉内部工作环境恶劣、工作量大、进度慢、成本高,而且依赖于人员经验,数据并不是很完善,易出现漏检。


随着机组的温度、压力参数提高,受热面结构复杂化,加上配煤掺烧带来的结焦腐蚀情况加剧,锅炉四管的爆漏几率进一步增大,防磨防爆有以下普遍性难点:

(1)锅炉结构复杂、四管数量庞大。以某电厂百万等级锅炉为例,水冷壁4117根,过热器4178根,再热器2462根,省煤器708根,其中焊口共20多万个,检查费时费力且极易出现漏检、错检。

(2)受热面管的材质、规格和焊口种类繁杂。为节省成本,各级过热器、再热器等管排往往分段选材,采用不同热合金钢,造成了大量的异种钢焊口。

(3)数据统计工作繁杂。锅炉防磨防爆工作涉及运行、检修、维护、技术监督等工种以及锅炉、化学、金属、热工等多个专业,大量数据和信息需要及时查询、共享和协作。按照常规的防磨防爆方法,将面临大量繁复的数据统计工作。

(4)检修人员流动性大、系统的培训手段较少,防磨防爆技能和经验缺乏。

鉴于以上问题,采用新技术与新方法尽快提高改进锅炉防磨防爆工作,适应超超临界锅炉技术的发展趋势和要求,大幅减少泄漏非停、提高运行安全性和经济性,是各个电厂非常重视和迫切需要解决的一个问题。