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

　�。ㄒ唬� 鍋爐爆管的簡(jiǎn)單機理、分類(lèi)與查證眾所周知，當鍋爐的管壁在高溫煙氣中受熱，如果得不到可靠的冷卻，其運行溫度超過(guò)設計值或超過(guò)運行時(shí)限時(shí)發(fā)生損壞，即為過(guò)熱。而由于鍋爐管道內部堵塞、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。大部分短期超溫損壞處呈現出明顯的脹粗變形，在破裂處呈現刀刃狀的邊緣。

　　另一種常見(jiàn)的情況是中長(cháng)期的超溫。當鋼材長(cháng)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度而損壞。這種情況下管壁沒(méi)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(wèn)題。由于焊縫缺陷或性能劣化的原因造成爆管的現象也是常見(jiàn)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，如超溫和內外壁氧化的雙重作用，如焊縫質(zhì)量缺陷和結構交變應力的共同作用。

　　如果對鍋爐爆管的現象作進(jìn)一步的歸納分類(lèi)，可以將爆漏的方式分為應力溫度類(lèi)的斷裂、工質(zhì)側腐蝕、煙氣側腐蝕、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(lái)看，每一種類(lèi)型又表現為幾種失效方式，如應力溫度類(lèi)斷裂可以是短期過(guò)熱、長(cháng)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(guò)爆口的宏觀(guān)、微觀(guān)形貌特征來(lái)判斷的，即推測管子的某種失效變化過(guò)程。但引起這種變化過(guò)程的因素（稱(chēng)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，是采取預防和修復措施的重要依據，必須對爆漏的性質(zhì)進(jìn)行嚴格的查證。

　　為了做到這一點(diǎn)，除了現場(chǎng)查證、取樣檢驗、斷口分析、金相檢驗等手段外，還必須結合鍋爐運行工況來(lái)綜合分析。從點(diǎn)檢定修模式中要求對設備性能劣化狀態(tài)診斷的要求上來(lái)說(shuō)，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員除掌握鍋爐結構特點(diǎn)和選用鋼材的金屬性能外，還必須對鍋爐燃燒調整、汽水系統運行工況、熱力負荷特征、熱力設計數據、煤質(zhì)、實(shí)際結渣情況等進(jìn)行系統性跟蹤分析，從電廠(chǎng)自身鍋爐設備的特點(diǎn)來(lái)掌握和分析受熱面管道的情況。這也要求，點(diǎn)檢人員和運行人員的實(shí)踐知識要全面，并能緊密合作。當然，準確的分析和防爆有賴(lài)于對同類(lèi)型鍋爐投運情況所積累的豐富經(jīng)驗。

　�。ǘ�）  臺山鍋爐設備簡(jiǎn)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)的機組，鍋爐型號為SG-2026/17.5-M905，是在總結上海吳涇第二發(fā)電廠(chǎng)兩臺亞臨界、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、控制循環(huán)燃煤汽包爐的設計、制造和運行的基礎上，按創(chuàng )優(yōu)、創(chuàng )名牌的要求進(jìn)行改進(jìn)設計和制造的。過(guò)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根管按熱力負荷和結構分為55個(gè)循環(huán)回路。爐膛出口經(jīng)折焰角和延伸側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(guò)熱器、屏式再熱器、末級再熱器、末級過(guò)熱器。省煤器和低溫過(guò)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器。水冷壁、省煤器和后包墻過(guò)熱器主要采用了SA-210C、15CrMo，過(guò)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，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。鍋爐在負荷>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)給水泵的轉速。省煤器給水流量為2015t/h，給水溫度為278℃。鍋爐設計效率為93.47%.鍋爐采用正壓直吹式制粉系統，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)噴嘴的偏轉結構，而不再是傳統的設計假想切圓。四組燃燒器的中心線(xiàn)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，分別接至四角燃燒器設六層自上而下，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)室內配置三層共12支輕油點(diǎn)火槍。采用擺動(dòng)結構，除OFA單獨擺動(dòng)外其余噴嘴連在一起成一擺動(dòng)系統。二次風(fēng)自送風(fēng)機出口經(jīng)空預器加熱進(jìn)入大風(fēng)箱由風(fēng)門(mén)檔板調節按要求分布于各二次風(fēng)噴口。設計的一次風(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(guò)量空氣系數為1.2.空預器出口煙溫為132℃。鍋爐燃料消耗量為230.90t/h，爐膛斷面熱負荷為4679.51Kw/m2，爐膛容積熱負荷為87.63 Kw/m3.爐膛最大局部熱負荷標為在33.36米，最大值為1574.4X103KJ/h.m2，最大平均熱負荷位置在38.49米標高，吸熱修正后為740.8X103KJ/h.m2.而最上層燃燒器中心線(xiàn)標高為34780mm.鍋爐已于8月8日完成冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗，完成了一次風(fēng)速測平、標定、二次風(fēng)檔板特性試驗和水平煙道風(fēng)速分布測量，試驗結果符合設計要求，爐內無(wú)貼壁風(fēng)，強風(fēng)環(huán)居中，電除塵煙氣流量偏差較小�？傮w達到了冷態(tài)通風(fēng)試驗的性能要求。

　　過(guò)熱器的汽溫調節主要采用二級噴水減溫，再熱器采用燃燒器擺動(dòng)及過(guò)量空氣系數調節。設計當再熱器入口蒸汽溫度偏離設計值20℃，出口汽溫能達到額定值，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(lái)自分隔屏過(guò)熱器出口聯(lián)箱。

　　汽水系統工質(zhì)溫度測點(diǎn)布置在省煤器進(jìn)出口管道、下降管、過(guò)熱器一二級減溫器進(jìn)出口、末級過(guò)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(guò)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。鍋爐在汽包、過(guò)熱器出口、再熱器進(jìn)出口共裝19只彈簧安全閥，在過(guò)熱器出口還有2只動(dòng)力泄放閥。

　　鍋爐設計燃用100%神華煤，但為預防結渣嚴重，最終的配煤試燒方案還未確定，將結合熱態(tài)燃燒調整試驗進(jìn)行。校核煤種的低位發(fā)熱量為22330kj/kg，哈氏可磨系數為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的含量達到為28.73%，Fe2O3的含量達到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R=4.87，結渣溫度tiZ=575℃，著(zhù)火穩定系數Rw=5.69，燃料燃盡系數Rj=35.08.以上數據對預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亞臨界機組的設計，存在以下幾個(gè)重要特征：

　　1）該型號鍋爐引進(jìn)CE燃燒設計技術(shù)，在爐膛結構、膨脹和爐頂密封設計、燃燒器布置、熱力循環(huán)、控制保護、汽溫調節等方面均比早期投運的600MW機組有了重要的改進(jìn)，熱力系統可靠性已大為提高。鍋爐選用的金屬管材裕度充足，高溫性能較好的滿(mǎn)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，通過(guò)合理化設計和調節手段，能較好的消除左右側汽溫偏差和煙氣流不對稱(chēng)，出口煙速均分范圍合理。但在冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗時(shí)發(fā)現，在爐膛出口屏過(guò)、屏再范圍的左右側風(fēng)速偏差還是明顯的，需要在熱態(tài)下進(jìn)一步觀(guān)察和調整。

　　3）為防止熱負荷局部集中和防結焦，爐膛斷面結構尺寸較大。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)系統由于采用循環(huán)泵和內螺紋管，下水包采用不同規格的節流圈，爐水在進(jìn)入汽包之前不發(fā)生汽水分離相變，爐膛燃燒區不直接沖刷水冷壁，因此如無(wú)異物堵塞一般不會(huì )發(fā)生超溫情況。對剛性梁的設計也使水冷壁結構應力拉裂的可能大為降低。

　　5）設計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(shuō)明該煤種的著(zhù)火、燃燒穩定性和燃燼特性較好，但煤種易自燃、結渣性將較為嚴重，煤種的沾污性較強、傳熱特性差，煤種的磨損性輕微。因此，對該煤種應十分重視對結渣的分析，加強吹灰。

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

　�。ㄈ�） 國華臺電#1機組基建期鍋爐焊接及檢驗情況國華臺電#1機組鍋爐本體“三器一壁”制造焊口總數為39430個(gè)，所有焊縫100%無(wú)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%.安裝受監焊口達到27000個(gè)，進(jìn)行100%的檢驗，其中RT50%，UT50%.鍋爐外圍管道焊口3000多個(gè)，進(jìn)行50%的RT檢驗。

　　在安裝和設備監造期間，對廠(chǎng)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(guò)熱器、主蒸汽系統T91材料的焊口進(jìn)行100%UT、100%RT、100%PT的檢驗。

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

　　在國華臺電的嚴格要求下，安裝單位采取了嚴格的質(zhì)量控制措施，每周統計焊接一次合格率，應用統計表和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機組的安裝期間，焊接一次合格率始終高于目標合格率98.5%.所有檢驗工藝按工藝卡進(jìn)行，所有的檢驗和試驗記錄都做好簽證，并加以整理分類(lèi)保存，以保證所有的檢驗和試驗均按要求規范進(jìn)行。檢驗報告應由相應資格的人員簽證、復審、批準。檢驗員由初級或初級以上人員擔任，評定與審核人由中級或中級資格以上人員擔任。為了保證射線(xiàn)底片評定的準確性，聘用了高級射線(xiàn)人員對射線(xiàn)底片進(jìn)行復評，從而最大限度減少了底片漏評或錯評的隨機性。

　　在滲透檢驗工作中，適當延長(cháng)了滲透時(shí)間，以提高缺陷的檢出率。在射線(xiàn)檢驗工作中，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(xiàn)檢測，有效地提高了小徑管焊縫射線(xiàn)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(xiàn)探傷過(guò)程中，注意優(yōu)化最佳探傷參數的同時(shí)，應用了濾光板的技術(shù)和定向曝光的技術(shù)，從而有效減少了散射線(xiàn)對射線(xiàn)底片的影響，提高射線(xiàn)底片的探傷靈敏度。在超聲波探傷過(guò)程中，使用距離-波幅曲線(xiàn)代替面板曲線(xiàn)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機組鍋爐進(jìn)行了超水壓試驗。一次汽系統水壓試驗的最高壓力為額定壓力的1.5倍，即29.69Mpa，試驗中未發(fā)現有泄露和異常變形等現象；二次汽系統升至1.5倍再熱器設計壓力6.45MPa，未見(jiàn)有變形和滲漏現象。從升壓和檢查的情況來(lái)看，此次超水壓試驗取得了一次性成功。

　�。ㄋ模�對投產(chǎn)期預防爆管的若干措施國華臺電#1爐超水壓試驗一次性順利通過(guò)，說(shuō)明鍋爐出廠(chǎng)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(chǎng)的試驗結果也為熱態(tài)燃燒調整打下了良好的基礎。為做好鍋爐四管爆漏的預防工作，根據上述爆管的簡(jiǎn)單機理和該型號鍋爐設備的特點(diǎn)，在機組運行中，特別是在168整機試驗和首次停爐檢修期間，必須對鍋爐的運行工況和受熱面管道進(jìn)行嚴格的監控，作為鍋爐設備的點(diǎn)檢人員和運行人員，以下幾點(diǎn)工作是非常重要的：

　　1）機組試運行期間會(huì )同調試所專(zhuān)家進(jìn)行熱態(tài)燃燒調整和運行調節試驗，對煤粉取樣、飛灰取樣、排煙成分、爐渣取樣、表盤(pán)數據、配風(fēng)特性、運行氧量、熱效率、摻燒方式等進(jìn)行綜合分析，并在每種試驗工況下觀(guān)察壁溫變化和吹灰效果。運行人員、點(diǎn)檢人員、試驗人員要組成燃燒調整研究小組和防爆管技術(shù)攻關(guān)小組，并將燃燒試驗結果作為預防超溫爆管的重要基礎。

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

　　3） 應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(huì )造成管子受約束部位機械應力疲勞。因此，通過(guò)對煙氣湍流等進(jìn)行控制，對支吊架進(jìn)行調整或加裝減振器等措施使其疲勞頻次減少。通常，此類(lèi)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，結合運行參數和現場(chǎng)聲音作認真分析。

　　6） 利用停爐檢修的機會(huì )對吹灰區域的管壁、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(guò)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(xiàn)膨脹系數相差較大，因此容易產(chǎn)生沿晶裂紋，通過(guò)對金相檢查等方法可發(fā)現；對不銹鋼彎頭可通過(guò)無(wú)損檢測及測厚等方法發(fā)現其有無(wú)堵塞。

　　8） 做好鍋爐給水及水循環(huán)系統的日常取樣分析工作，一旦水質(zhì)超標應立即查證處理，同時(shí)加強凝汽器的檢漏工作。嚴格執行《火力發(fā)電機組及蒸汽動(dòng)力設備水汽質(zhì)量》、《火力發(fā)電廠(chǎng)水汽化學(xué)監督導則》、《關(guān)于防止火力發(fā)電廠(chǎng)凝汽器銅管結垢腐蝕的意見(jiàn)》以及其它有關(guān)規定。

　　9） 專(zhuān)業(yè)人員要做好運行實(shí)時(shí)數據和工況變化趨勢的分析。經(jīng)常分析給水調節、減溫水投入、配風(fēng)變化、鍋爐排煙溫度、熱負荷分布規律、結渣變化規律和某部位的超溫情況，加強運行監視。

　　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)。防爆管小組應針對爆管的具體情況開(kāi)展專(zhuān)題研究。