超超临界机组锅炉受热面防爆管理张先炼

超超临界机组锅炉受热面防爆管理张先炼

张先炼

湖北西塞山发电有限公司湖北黄石435001

摘要：本文针对湖北华电西塞山发电有限公司680MW超超临界机组锅炉高温受热面“氧化皮脱落”、水冷壁“节流孔圈堵塞”及燃烧器区域受热面“烟气腐蚀”、省煤器区域“烟气冲刷”等引起的各类爆管问题，反复研究,分析原因，创新管理，综合防治，摸索出一整套防治超超临界机组锅炉受热面爆管的检修、运行管理措施，有效控制了锅炉受热面爆管“非停”事故，提高了机组可靠性。

关键词：超超临界机组；锅炉；防爆

一、实施背景

超超临界机组大大提升了蒸汽参数，提高了机组效率，但随之带来一系列问题：锅炉炉管蒸汽侧氧化皮脱落、水冷壁节流孔圈堵塞导致水冷壁超温、高温腐蚀等造成频繁爆管“非停”事故，严重影响电力安全生产。

公司#3/#4锅炉自投产运行以后；连续多次发生高温过热器爆管、水冷壁超温爆管事件，经停机检修发现高温过热器下弯头处有大量氧化皮堆积。水冷壁节流孔圈堵塞超温及水冷壁腐蚀造成频繁爆管，超温范围最高达到一百多度，给机组安全运行带来巨大的威胁，甚至被迫因超温而停机。燃烧器周围的水冷壁高温腐蚀严重，部分管壁的厚度减薄已经超3mm，因此造成水冷壁频繁爆管。

针对这些问题积极探索研究解决问题的办法，华电集团公司也及时提出了《关于超超临界发电机组锅炉管蒸汽侧氧化皮防治的若干措施》，有效控制了锅炉受热面爆管“非停”事故，提高了机组可靠性；公司创造了十六个月无爆管良好佳绩。

二、设备状况和管理办法

（一）设备状况

针对新的问题，以“规范精细，创新创效”的管理思路，从发现隐患、分析原因，制定措施，到实施专业化、精细化、标准化的管理，在较短时间内就有效控制了锅炉受热面爆管“非停”事故。

1：锅炉高过材质为SA-213TP347H、A-213S30432、A-213TP310HCbN、SA-213T92等材质组成，由于材质抗蒸汽氧化性能相对不足，安全裕度不够，高过温热器炉管汽侧氧化皮的产生不可避免；防治原则：首先割管清理现有高温过热器管内下弯头堆积的氧化皮，防止恶化，第二，优化燃烧调整，确保烟气温度场均匀，在控制主蒸汽温度不变前提下可减少温度偏差管壁超温，减缓氧化皮产生，第三，稳定运行工况，防止温度急骤变化造成氧化脱落，总之，稳定均匀的工况能有效防止氧化皮脱落，同时减少新的氧化皮产生。第四、做好检修管理，加强检测氧化皮，逢停必查，及时清理管内氧化皮，防止进一步恶化。

2：水冷壁因节流孔圈堵塞及烧烧器区域烟气腐蚀引起的超温，经过实际研究分析，造成节流圈堵塞原因有三种：基建时遗留在管内硅酸盐类灰垢等杂物、类似氧化铁粉末、运行中锅炉给水高温下结垢，而烟气腐蚀主要是燃烧区缺氧燃烧，防治原则：首先，尽快对水冷壁下集箱进割管冲洗清除灰垢等杂物，同时对水冷壁下部进行酸洗，对燃烧器区域水冷壁进行喷涂防护，调整优化燃烧调整，减少烟气腐蚀。其次对水冷壁下联箱进行技术改造，减少堵塞情况发生。

3：超超临界机组同由于蒸汽参数的提升及金属材料限制，使用锅炉在正常运行工况下安全裕度远低于其它锅炉，因此需运行、检修等精细化管理控制，实施运行、检修一体综合防治，才能确保锅炉安全。

（二）管理办法

1、高温受热面氧化皮防治措施

1.1、机组启动

1.1.1机组冷态启动过程中严格按照升温升压控制曲线控制蒸汽温度和锅炉压力，严防升温升压过快。

1.1.2在机组启动阶段尽量不使用减温水控制汽温，采用控制给水循环流量，锅炉分离器外排流量的方法控制汽温上升1.1.3机组启动期间严格进行冷态冲洗和热态冲洗水质指标的控制，冷态冲洗分离器排水水质Fe＜100ppb前禁止锅炉点火，热态冲洗分离器排水Fe＜50ppb前禁止锅炉升温、升压。

1.1.4增加燃料要适当，控制好燃料投入的节奏，要保证各级过热器管壁的金属温度均有上升趋势后才能缓慢增加燃料量。

1.2、正常运行

1.2.1机组启动5天内，尽可能保持机组高负荷运行，锅炉主再热汽温按照580℃（炉侧）控制，观察过、再壁温无异常波动，运行正常稳定后，锅炉主再热汽温按照595℃（炉侧）控制。

1.2.2主汽温控制以控制过热度为主，减温水为辅，通过缓慢调整，控制好#3炉过热度在30-35之间运行，减少减温水的使用，不允许出现减温水用量大且过热度较高的情况;再热汽温以风量调整和烟气挡板调整为主，不使用减温水。

1.2.3加强受热面热偏差监视和调整，通过增大顶部AA风（SOFA风），降低一次风速，调整二次风门开度的方法调整两侧烟道烟温不大于50℃，锅炉主再热蒸汽温度偏差不超过10℃。

1.2.4机组运行中正常升、降负荷速率不超过10MW/min，在340-680MW负荷区间内升、降负荷要维持屏式过热器、高温过热器、再热器出口蒸汽温度额定。

1.3、机组停机

1.3.1机组正常停机要采用滑停方式。滑停过程中过再热蒸汽降温速度：＜1.5℃/min;过再热蒸汽降压速度：＜0.3MPa/min;过、再热蒸汽过热度：＞56℃，且尽量避免减温水的投用。

1.3.2锅炉熄火后炉膛通风10分钟后立即停止送、引风机运行并关闭送风机出口和引风机进、出口挡板进行闷炉，防止受热面温度快速降低。

1.3.3锅炉停炉后需要对锅炉进行冷却，必须在锅炉停运焖炉24小时后才能进行自然通风冷却，锅炉放水前，禁止进行自然通风冷却。正常停机备用，禁止通风强冷。

1.4、检修管理

受热面检修做到逢停必查，检查内容包括：胀粗检查、、壁厚检查、弯头处氧化皮堆积情况检测，对于无损检查发现氧化皮堆积较多的管段，应进行割管清理，并对未更换管段进行内窥镱检查以确定是否更换。

2.水冷壁节流孔圈堵塞引起超温的防治措施

对水冷壁下集箱进割管冲洗清除灰垢等杂物，对水冷壁下联箱进行技术改造，#3炉水冷壁下联箱节流孔圈原设计最小孔径为7mm，2017年对水冷壁下联箱节流孔圈进行技术改造，节流孔圈内径改为12mm以上，改造后到目前为止未发生水冷壁节流孔圈堵塞超温现象。

3.燃烧器周围受热面的高温腐蚀防治措施

高温腐蚀是炉内高温烟气与金属壁面相互作用的一个复杂的物理化学过程，燃烧器区域形成缺氧区，使炉膛壁面附近处于含有还原性气体(CO、H2、)及没有完全燃烧的游离硫和硫化物与金属管壁发生反应，引起管壁高温腐蚀。针对这一问题，一方面燃烧器优化调整，另一方面，对所有燃烧器区域进行了检查，对采取高温喷涂的办法，对受热面进行保护，短期内取得了较好的效果。

4、省煤器受热面的防烟气冲刷措施

省煤器布置在锅炉后竖井的底部，由于过热器区域和再热器区域两边的烟气压力不一致，如果隔墙封堵不严，极易造成省煤器管道受到烟气冲刷减薄，发生爆管，所以省煤器区域属逢停必检范围，每次停机后组织专业人员对该区域进行防磨检查并处理，同时将中隔墙漏风部位进行封堵。

三、实施效果

经过分析研究，不断摸索经验，结合机组特性，在“防脱”“防堵”方面下功夫，制定出《超超临界锅炉炉管汽侧氧化皮防治措施》，实施以后取得良好效果，有效预防因炉管汽侧氧化皮脱落。逢停必检，采用磁性氧化皮专用检测仪，利用停机对高过、高再弯头处进行氧化皮跟踪检测，2013年3月、5月两次“非停”抢修期间对高过、高再进行氧化检测发现有大量氧化皮堆积并割管清理，2013年至今利用停机对高过、高再弯头（4760个）多次进行氧化皮检测；经检测分析，高过和高再所有弯头的氧化堆积量轻微，且有减少趋势，估计有少量氧化皮被蒸汽带走。同时对水冷壁节流孔圈进行改造，水冷壁管高温喷涂、优化燃烧调整方案。实施后几乎没有再出现水冷壁超温的现象，即使偶尔超温，幅度也大幅降低，超超临界机组节流孔圈堵塞的顽疾得到了彻底根治。创造了16个月未发生爆管事故的佳绩。

参考文献

[1]锅炉设备及其系统[M].中国电力出版社,华东六省一市电机工程(电力)学会,2006

[2]超超临界二次再热机组再热汽温调节方案应用分析[J].张金营,张秋生,吕剑虹,韩璞.中国电力.2016(07)