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摘要：近年来的锅炉脱硝改造中，为满足目前烟气污染物排放的环保要求，配置选择性催化还原技术(SCR)需对锅炉进行尾部受热面改造，很多企业将省煤器结构型式由光管式改造为螺旋翅片管式。改造后的螺旋翅片管式省煤器与原先的光管式省煤器相比，安装难度明显增加，在投运早期因产生的焊接缺陷易导致泄漏；另外，因在光管基础上增加了螺旋翅片，管排间隙相对较小，寿命中后期管排受到高温烟气的冲刷磨损导致壁厚严重减薄也易产生泄漏，这些泄漏故障的产生，造成锅炉频繁停炉检修，影响了锅炉运行安全及使用经济性。省煤器泄漏故障的预防与处理已成为我部保证锅炉装置安全稳定运行的重要课题。
关键词：锅炉螺旋；省煤器
从设备采购到检修阶段，通过保障设备制造质量、提高设备安装质量及改进设备检修工艺从根本上减少锅炉非计划停车并且尽可能延长省煤器使用寿命具有长期意义。
1 脱硝改造以来锅炉三管泄漏故障
省煤器泄漏是严重影响电站锅炉安全稳定运行的常见故障，某锅炉装置自2013年10月开始实施脱硝改造以来累计运行近8年，期间累计发生29次非计划停车，其中26次与省煤器、水冷壁、过热器等三管泄漏相关，而由省煤器泄漏导致的非计划停车共22次，占比高达75.8%,表1为某热电部锅炉三管泄漏台账。
表1 某热电部锅炉三管泄漏台账
| 日期 | 泄漏设备 | 泄漏部位 | 泄漏原因 |
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| 2013/10/23 | 2#炉低温省煤器 | 乙侧入口联箱接管座对接焊缝 | 安装缺陷-焊缝气孔 |
| 2013/12/14 | 2#炉低温省煤器 | 甲侧入口联箱接管座对接焊缝 | 安装缺陷-焊缝气孔 |
| 2014/04/09 | 3#炉高温省煤器 | 甲侧第7排(自南向北)第8根直管段 | 制造缺陷-母材裂纹 |
| 2014/05/16 | 6#炉高温省煤器 | 甲侧入口联箱第9排(炉后)接管座对接焊缝 | 安装缺陷-焊缝气孔 |
| 2014/07/28 | 2#炉低温省煤器 | 乙侧入口联箱后起第二排接管座对接焊缝 | 安装缺陷-焊缝气孔 |
| 2014/08/27 | 4#炉低温省煤器 | 4#炉甲侧出口联箱(炉后)第13排对接焊缝 | 安装缺陷-焊缝气孔 |
| 2015/01/04 | 1#炉屏式过热器 | 乙侧第三屏迎风面第三个弯头 | 制造缺陷-母材裂纹 |
| 2015/06/15 | 2#炉低温省煤器 | 乙侧后仓第1排(炉前)最下部第1根直管 | 制造缺陷-母材气孔 |
| 2017/07/28 | 3#炉水冷壁 | 水冷壁下部组件整体(锅炉塌焦) | 炉膛结焦处置不当 |
| 2018/04/30 | 3#炉一级过热器 | #3炉一级过热器蛇形管炉外部分 | 12Cr1MoVG材质错用为20G |
| 2018/10/09 | 3#炉低温省煤器 | 右侧后仓第11排(炉后)迎风面 | 烟气冲刷磨损-上部 |
| 2019/01/30 | 5#炉低温省煤器 | 前左侧出口联箱第6管排(炉后)角焊缝 | 制造缺陷-焊缝气孔 |
| 2019/03/28 | 2#炉低温省煤器 | 乙侧后仓第17排(炉后)迎风面 | 烟气冲刷磨损-上部 |
| 日期 | 泄漏设备 | 泄漏部位 | 泄漏原因 |
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| 2019/04/17 | 2#炉低温省煤器 | 乙侧后仓第3排(炉后)迎风面 | 烟气冲刷磨损-上部 |
| 2019/06/11 | 6#炉低温省煤器 | 乙侧后仓第6排(炉后)迎风面 | 烟气冲刷磨损-上部 |
| 2019/06/11 | 2#炉低温省煤器 | 甲侧前仓第2排(炉后)最下部直管 | 烟气冲刷磨损-中下部 |
| 2019/10/29 | 6#炉低温省煤器 | 乙侧后仓第1排(炉前)穿墙管下部弯头 | 烟气冲刷磨损-中下部 |
| 2020/01/12 | 3#炉低温省煤器 | 乙侧后仓第5排(炉前)直管迎风面 | 烟气冲刷磨损-上部 |
| 2020/01/28 | 2#炉屏式过热器 | 第2屏后部第3根U弯向火侧弯头背面 | 长期服役珠光体球化严重 |
| 2020/02/10 | 3#炉低温省煤器 | 甲侧后仓第21排(炉后)直管迎风面 | 烟气冲刷磨损-上部 |
| 2020/02/12 | 2#炉低温省煤器 | 甲侧前仓第4排(炉前)第8根弯头 | 烟气冲刷磨损-中下部 |
| 2020/12/06 | 6#炉低温省煤器 | 乙侧后仓第15排(炉后)第9根直管侧面 | 烟气冲刷磨损-中下部 |
| 2021/02/14 | 6#炉低温省煤器 | 甲侧前仓第5排(前数)底部弯头 | 烟气冲刷磨损-下部 |
| 2021/05/18 | 3#炉低温省煤器 | 甲侧前仓低温省煤器第1排(前数)最下部第1根螺旋翅片管 | 烟气冲刷磨损-下部 |
| 2021/06/03 | 2#炉低温省煤器 | 甲侧前仓低温省煤器第1排(前数)最下部第2根螺旋翅片管 | 烟气冲刷磨损-下部 |
| 2021/06/06 | 5#炉低温省煤器 | 乙侧后仓第10排(前数)第3根 | 烟气冲刷磨损-中部 |
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2 改进措施
2.1 采购环节—采购质量监控
制造焊缝一般有管管对接焊缝、接管座角焊缝两种，由于管管对接焊缝的制造自动化程度高，而且20G的焊接性非常好，只要焊接工艺参数控制正确，出现缺陷的概率非常低(表1记录也表明产品制造时对接焊缝质量较好，未发生过因对接焊缝质量问题出现的泄漏),所以应该重点对焊接难度较大且难以实施检测的接管座根部角焊缝质量加强监督检查，必要时进行全程旁站监督。
因省煤器管壁壁厚较小，对容易导致泄漏的裂纹、气孔、夹渣之类的面积或者体积型缺陷的容忍率很低，水压试验往往能够发现存在缺陷的焊缝，所以在设备验收环节应重点跟踪管排的水压试验，确保每一片管排的试验压力和保压时间都完全符合设计规范要求。
2.2 安装环节—规范安装焊接
原省煤器结构型式由光管式改造为螺旋翅片管式之后，在一定程度上满足了脱硝工艺的要求，但管排净节距明显减小，压缩了省煤器管排的布置空间，为便于安装，省煤器蛇形管排列方式由原来的顺列变换为错列，相应的进出口联箱接管座也呈错列(见图2)。即便通过这样的设计降低了施工难度，但是因相邻接管座间距依然较小以及焊缝周围障碍物较多的缘故，接管座焊接时焊工基本不可能全方位观察熔池凝固过程，所以极容易产生焊接缺陷，另外由于施工过程第2、3排接管座产生了大量隐蔽焊口，射线探伤难度大(薄壁管不适用超声波探伤),这些隐蔽焊口的缺陷检出率很低。
2.3 运行环节—优化脱硝工艺
烟气SCR脱硝过程中，因氨气和NOx不能全部混合反应，逃逸不可避免，逃逸的氨气容易与水蒸气、SO3反应生成NH4HSO4。因SCR脱硝过程产生的NH4HSO4通常情况下露点为147 ℃,当环境温度达到此温度时，NH4HSO4以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散在烟气中，硫酸氢氨是一种黏性很强的物质，具有腐蚀性，而且有较强的吸潮性，吸附在省煤器管壁上，腐蚀省煤器外管壁及堵塞低温空预器。超低排放改造之后特别是近期环保要求进一步提高，喷氨量明显提高，与以前的运行工况相比，由于喷氨在整个流场横断面及竖向流动中不均匀程度加重，脱硝反应后的氨逃逸增加，铵盐生成量提高。应该及时再生或更换运行时间过长的脱硝催化剂以减少因喷氨量被动提高造成过多的氨逃逸；同时在前期喷氨调匀试验的基础上，探索增设各断面喷氨与烟速在线监测手段，以及控制锅炉启动过程中的低氮燃烧，调整攻关(启动过程中NOx不易控制且不稳定，氨逃逸严重)。
3 结束语
脱硝改造后的省煤器使用寿命与采购、安装、检修、使用各个环节的关联性都比较大，通过在采购环节保障制造质量、安装环节提高安装质量可以获得3～4年平稳运行期，极大改善锅炉运行稳定性。而在省煤器寿命中后期，改进设备检修工艺，通过有针对性的防磨处理措施，同时优化脱硝工艺和监控手段，可以延长省煤器使用寿命。
参考文献
[1] 华电国际电力股份有限公司山东分公司.电站锅炉“四管”泄漏防治手册(第一版)[M].北京：中国电力出版社，2015:14.
[2] 叶江明.电厂锅炉原理及设备(第三版)[M].北京：中国电力出版社，2010:223.
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