二次再热超超临界锅炉屏式过热器爆管原因分析及处置

二次再热超超临界锅炉屏式过热器爆管原因分析及处置

王泽方

能合和电力（河源）有限公司 广东省河源市 517000

深

摘要：新建燃煤发电机组锅炉在安装过程中，对锅炉内部清洁度施工管理要求较高，若锅炉内部异物检查措施不完整、管控力度不够、异物清理不彻底，会导致受热面管堵塞爆管。本文通过某新建电厂2*1000MW二次再热机组#3锅炉屏式过热器异物堵塞爆管的案例，介绍了屏式过热器异物堵塞爆管的原因、异物残留的种类、处置方法及锅炉清洁度施工的控制措施，为国内同类新建发电机组的锅炉清洁度控制提供经验借鉴与参考。

关键字：二次再热 过热器 爆管 异物堵塞

1、前言

新建燃煤发电机组锅炉在安装过程中，对锅炉内部清洁度施工管理要求较高，若锅炉内部异物检查措施不完整、管控力度不够、异物清理不彻底，会导致受热面管堵塞爆管。作为百万超超临界锅炉，汽温、汽压等参数随着机组容量的加大而升高，同时锅炉受热面一般设计有较多节流孔，都无形中提高了对锅炉受热面的清洁度要求。锅炉安装过程中内部清洁度的控制要从设备到货直至启动试运行，形成一套完整的异物检查、清理措施，彻底清除设备内异物，才可避免锅炉因异物堵塞造成的爆管事故发生。

2、设备概况

某电厂二期工程3、4号炉是东方电气集团东方锅炉股份有限公司设计、制造的2台1000MW的二次再热高效超超临界参数变压运行直流锅炉。过热器系统按烟气流程依次为：屏式过热器、后屏过热器、高温过热器、包墙过热器。其中屏式过热器布置在炉膛上部区域，在炉深方向布置了2排，两排屏紧挨着布置，每一排管屏沿炉宽方向布置19片，共38片屏，每屏22根管。屏式过热器蛇形管均由集箱承重并由集箱吊杆传至大板梁上。为调整流量使同屏各管的壁温比较接近，在屏过进口集箱上设置了有φ20mm、φ18mm、φ16mm、φ14mm、φ13mm、φ12.5mm、φ11.5mm、φ11mm、φ10.5mm和φ10mm十种规格不同的节流孔。

3、背景介绍

#3机组于2021年7月28日完成168小时试运行后停机消缺，2021年8月25日再次启动，26日17:28分#3炉大包顶部测点发出泄露报警，同时现场检查发现大包四周有蒸汽冒出，初步怀疑大包内有受热面泄露，继续监测运行至2021年8月30日，冒汽现象未消失，且随机组负荷加减变化，判断大包内泄露概率较大，为防止伤害扩大，决定停机查漏、消缺。8月31日向中调申请停机，17:14打闸停机。09月06日14：00锅炉经闷炉通风后，进入大包检查检查发现一个泄漏点（见图1），漏点位置为屏式过热器后排左数第10屏（共19屏）由外往内数第16根（以下简称“#16管”）出口处，距出口分配集箱管座约1.1米。爆口形貌符合超温过热爆管特征，进一步检查发现#16管入口节流孔处有堵塞物（见图2、图3）。

图1

图1 泄漏点 图2 内窥镜照片 图3 堵塞物尺寸

根据对#16管堵塞物的表面形貌判断，堵塞异物为熔融金属凝固形成，与施工工艺控制有直接关联。于是扩大对屏式过热器全部19片管屏的入口分配集箱割手孔进行内窥镜检查，另发现第10屏入口分配集箱内有异物4块（见图5），第9屏和第11屏入口分配集箱内各有异物一块（见图6、图7）。

图5第10屏入口集箱内部异物 图6第9屏入口集箱内部异物 图7 第11屏入口集箱内部异物

4、异物堵塞爆管原因分析

屏式过热器由 22 根管子并列绕制，每根管子的长度和弯头数量有所区别，设计上为了保证每根管子的流量均匀，在入口集箱上设置了节流孔，由于超临界以上锅炉压力很高，一般设计上都采用小口径管，设计节流孔后，孔径就更小。 由于屏式过入口集箱的管系布置方式采用两侧对称进汽的方式， 这样的结构特点决定在冲管时整个管系的杂物都被蒸汽吹扫到入口集箱的中部区域，并集中在入口集箱中部区域（第9、10、11屏）。 入口分配集箱内设计的节流孔非常小，导致冲管时较大的异物不能被吹出，残留在系统内。 集箱内的杂物由于蒸汽流动会导致位置发生变化， 蒸汽在流经入口集箱管孔时对杂物有吸附作用，在机组负荷变化和启停时，内部杂物会吸附在节流孔上，就会导致该管子蒸汽流量减少而超温爆管。

5、异物产生的原因分析

工程基建期间，施工单位虽依据规范对管排、集箱、管道进行了通球、内窥镜及通绳的洁净度检查，但是在后期吊装及焊接施工中洁净化施工管理不严谨，可能导致异物（石块、铁丝，见图5和图7）进入连通管；在中大口径焊接中，由于焊工技术问题，可能存在电流过大的情况下，易造成焊条融化的焊水滴落管壁，形成薄片（见图5）附着在管壁上，且附着较牢固，只有经过多次启停的热胀冷缩应力作用及高温高压汽水冲刷才能冲掉；异物检查中有圆铁片，俗称“眼镜片”（见图6），该铁片正常情况下在工厂加工中就应该脱落，但是个别没有完全脱落下，在现场通绳检查时铁片呈90度折角后紧贴管壁，没有掉落，在后期的冲刷下掉落，吹至集箱，既暴露了锅炉厂的制造管理问题，也暴露了现场洁净度检查不够严谨、细致。

6. 异物堵塞的控制措施

6.1 设备出厂前的清洁度控制

应加强设备监造力度，确保受热面、联箱等设备出厂前内部清洁度符合要求，集箱封口、通球等重要见证点必须监造现场旁站并签字确认。

6.2 安装前的清洁度控制

设备到场后，应对受热面设备进行全面检查。

（1）联箱安装前的检查。对大直径的联箱，施工人员应做好防护入内清理，对黏附在联箱内壁的氧化铁和钻孔留下的刨花要彻底清除；对小直径的联箱应使用内窥镜等手段特别注意检查手孔端部四周死角位置，拐角处和联箱接管开孔内倒角处残留“眼镜片”、铁屑及氧化铁等遗留物。

（2）受热面安装前的检查。对受热面管子要进行通球试验，并用压缩空气对管子进行吹扫。经监理确认并办理签证。 对通球过后的受热面管子要进行有效的临时封堵。管口封盖情况进行检查，发现有脱落或损坏，立即对内部进行再次检查，直至确认无杂物，并进行封堵。

6.3 安装过程中的清洁度控制

在施工前对施工人员进行全面技术、质量交底，严格按照精品工程的要求进行施工，有针对性地进行三级检验。同时管道与联箱对口等隐蔽工程严格执行旁站管理制度，监督管道内部清洁度，并针对各个工序环节进行施工检查，严格执行《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）验收制度。

1. 吊装过程中的洁净化工作。在吊装过程中，尽可能不要损坏端盖， 如发现端盖脱落或损坏，立即对内部进行再次检查，直至确认无杂物，并进行封堵。

（2）焊接过程中的洁净化工作。在对口焊接前，首先取掉端盖，对其进行检查，如无异物方可进行对口焊接。在对口焊接过程中，不得擅自打开其他管口，更不得将其他管口作为工具及材料的临时存放点。在焊接过程中，采用氩弧焊打底的方法，以保证管内清洁，无焊瘤。受热面集箱在安装正式端盖前，应用内窥镜检查确认无异物后，方可进行封闭。

6.4 锅炉吹管后的割管检查

这道工序是机组进入启动前最后、最关键的保证。 一般来说，锅炉冲管完成后内部杂物主要集中在高过、屏过和高再的入口集箱中部，所以要求冲管完成后对高过、屏过和高再入口集箱进行割管检查，检查并清理出集箱内的杂物，对以后锅炉的安全稳定运行将起到至关重要的作用。对吹管后的割管检查，有以下几个要点：①一定要检查入口集箱。②对大集箱，检查中部区域，对分配集箱，检查中间集箱。③采用机械切割方式。④内窥镜是检查的重要工具，一定要好的内窥镜，头一定要能够摆动，这样检查的范围会大些。⑤内窥镜的检查需要一定的技巧， 由经验丰富的专业人员操作。⑥检查需要责任心强、仔细的人去负责检查。

7、结语

新建超临界及以上机组安装过程的内部清洁度控制是防止锅炉爆管的重要措施。 而冲管后的割管检查工作是保证机组整套启动前内部清洁的最后、 最关键的工序，关系到以后锅炉能否长期安全稳定运行。 机组建设各方必须高度重视，在整个安装过程中将措施落实到位，严格管理，通过一整套异物检查、清理措施，确保锅炉设备内的异物彻底清楚，才可以杜绝运行初期因异物堵塞造成爆管事故的发生。

参考文献：

1. 李彦兵.超临界及以上锅炉异物爆管主要原因及防治措施[J].能源·电力,2095-2066（2015）03-0061-02.

2. 杜海涛.浅谈超超临界锅炉安装过程内部异物检查及清理措施[J].锅炉制造,CN23-1249(2016)02-0018-02.

3. 锅炉受热面及附属管道安装过程中内部清洁度控制措施。

作者简介：王泽方，1985年7月出生，2004~2009年就读于华中科技大学机械设计制造及其自动化专业，2009年至今就职于深圳能源集团，现担任深圳能源集团河源电厂锅炉主任。