（山西漳泽电力工程有限公司 山西太原 030006）
摘要：对某热电厂330MW循环流化床锅炉水冷壁连续两次爆管事故进行了分析，提出了检修过程中的工艺预防措施，取得了良好的效果。
关键词：循环流化床锅炉；水冷壁；炉灰
前言
某热电厂安装2×330MW直接空冷汽轮发电机组，锅炉为DG1165/17.5-Ⅱ1型循环流化床。#1炉水冷壁于2020年2月17日16点20分发生泄漏，#1机组停运进行抢修后，机组于于2月25日14时55分，启动并网，历时190小时21分。机组并网4小时后于19时13分，因水冷壁再次发生爆管而紧停。
1锅炉形式及主要参数
1.1 锅炉形式
锅炉为东方锅炉股份有限责任公司生产的DG1165/17.5-Ⅱ1型循环流化床，为亚临界参数、一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风，固态排渣，全钢构架。紧身封闭，炉顶设密封罩壳。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，三台汽冷式旋风分离器和一个由汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA)三部分组成。炉膛内前墙布置有六片中温过热屏、六片高温过热屏、六片高温再热管屏及一片水冷隔屏组成。锅炉共布置有八个给煤口，全部布置于炉前，在前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置。炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室，水冷风室两侧布置有一次热风道，进风型式为从风室两侧进风，空预器一二次风出口均在两侧，一次热风道布置较为简单。炉膛下部左右侧的一次风道内分别布置有两台点火燃烧器，炉膛密相区水冷壁前后墙上还分别各设置了六支床上点火油枪。六个排渣口布置在炉膛后水冷壁下部，分别对应六台滚筒式冷渣器。炉膛与尾部竖井之间，布置有三台汽冷式旋风分离器，其下部各布置一台“U”阀回料器；尾部采用双烟道结构，前烟道布置了三组低温再热器，后烟道内布置四组低温过热器，向下前后烟道合成一个，在其中布置有两组H型鳍片管式省煤器和卧式空气预热器，空气预热器采用光管式，一二次风道分开布置，沿炉宽方向双进双出。过热器系统中设有两级喷水减温器，再热器系统中布置有事故喷水减温器和微喷减温器。锅炉整体支吊在锅炉钢架上。
1.2 锅炉主要参数
锅炉最大连续出力(BMCR)参数：
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2 水冷壁爆管情况
某热电厂1号机组于2020年2月17日因锅炉水冷壁爆管停运，经检查发现炉内前墙卫燃带以上 350mm处（标高 20m），从中隔墙向右侧墙数第 66、67 号管分别有约 35× 100mm 的一个爆口， 65、68 号管分别有约 4× 4mm 的一个小孔。对其余水冷壁管进一步检查测厚，确认其它部位共有 32 根管壁减薄的水冷壁管需要更换。2月25日14时55分，1号机组抢修完毕，启动并网。
#1机组于2月25日14时55分启动并网4小时后，于19时13分，因水冷壁再次发生爆管而紧停。
经检查发现在上次爆管的66号管24m处有45×180mm的一个爆口，泄漏点与第一次泄漏点为同一根管，相邻的67、68号管同一部位有吹损现象（图2所示）。
3 爆管原因分析
3.1第一次爆管原因分析
锅炉第一次爆管位于前炉墙卫燃带以上 350mm处（标高 20m），爆口如图一所示，从暴口来看，爆口形状不规则，且减薄较多，爆口外翻，为脆性爆裂，推断为水冷壁长期磨损减薄，无法承受正常运行压力，导致发生水冷壁爆管泄漏。查阅机组运行记录，1号机组自 2019 年6月8日并网运行，累计运行250天。此次爆口位于密相区，水冷壁管受到床料冲刷磨损，管壁减薄所致。运行记录与爆口推断基本一致，第一次爆管原因较为直观明显，为管壁磨损减薄所致。
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图1 第一次爆口
3.1第二次爆管原因分析
第二次爆管位于第一次爆口上方较高的位置，从爆口形状和爆管断面来看（图2），可以判断产生爆管的原因为短时过热，管道在高温、高压的作用下产生胀粗，最终产生爆管。
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图2 第二次爆口
进一步分析产生过热的原因为管内有异物造成管内断流或流量减少。开始分析认为是在焊接过程中为保证焊接质量，使用卫生纸堵管所致，为找出异物，进行割管检查，发现堵塞异物为炉灰，至此分析的焦点集中在炉灰如何进入水冷壁管，这种现象极为罕见。
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图3 管内堵灰
从常规认知分析认为进灰的原因有两个方面，一是管口封堵不严，在施工过程中炉内管壁、保温层内的灰流入；二是有人故意为之。我们检查了施工记录，并对施工负责人和焊工进行单独询问，整个施工过程严格执行检修工艺，管口封堵规范，同时我们在现场进行了炉内管壁和保温层内积灰流动模拟试验，炉内、炉外积灰在下落过程中，经过水冷壁开口处时，由于水冷壁开口，炉膛内相对炉外为负压，灰很快被吸入炉内，只有很少量的灰落到封堵物上，而管内积灰粗略计算，每根管内积有约0.012m3的灰，管内进入如此多的灰，须有大量的灰长时间降落才能产生，此时现场将积有大量的灰，炉膛内将无法施工，这种现象在整个抢修期间没有发生（现场24小时有人施工），因此判断第一种原因不可能发生。第二种原因，如果真有人蓄意为之也需要大量的灰，并且要有人配合才能完成，经过对施工人员进行排查，结合现场施工情况，判断这种情况也不可能发生。
对循环流化床锅炉结构进行了认真分析，认为灰要从炉膛进入管内应具备以下条件才有可能：一是水冷壁要有开口，炉灰才有进入管内的通道；二是要有动力使炉灰从开口进入；三是要有足够的炉灰浓度；四是要有足够长的时间，至少具备这四个条件灰才能够进入。
经过对循环流化床锅炉启停过程进行分析，发现循环流化床锅炉在停炉过程中具有以下特征：
①循环流化床锅炉在起风机冷却排料过程中，炉内密相区处于正压状态，且炉灰密度较大，炉灰处于上下翻滚状态，持续时间达20多个小时。
② 锅炉在停炉放水后，水冷壁管内处于微负压状态。
③ 第一次管爆口的66、68两根和吹损破口的位置处于炉内密相区附近。
④ 进灰的66、68两根管在冷风室处水平经过布风板后在炉后进入联箱。67管在炉前垂直进入联箱，其他未未爆口的管经割管检查没有积灰。
以上4点在锅炉排灰过程中具备进灰的条件，据此推断管内进
灰是锅炉在停炉启动风机冷却、排料过程中进入的可能性较大。
在网上查阅，未找到相关论文。电话了解周边发电企业，有一个企业自备发电厂135MW循环流化床锅炉，发生过水冷壁爆管后进灰的现象，只是发现的及时，并及时进行了清理，未造成后果。
4 水冷壁检修工艺措施
① 熟悉设备结构特点及工作原理,了解其运行规程及程序。
② 切割管时要用手持角向切割机沿切割线将管子割开.禁止使用电焊、气割方法进行割管，以防焊渣进入管束。
③ 先切割下管口，割开后用薄铁皮隔开，避免隔上管口使铁屑落入管道。
④ 管子割下后，剩余上、下管道应用内窥镜进行检查，再用压缩空气进行吹扫清理，后用封头进行封堵牢固。
⑤ 管子在对口前，要再次检查确认无异物后，方可对口焊接。
⑥ 在对口时，为防止管内气流影响焊接质量而使用封堵材料，必须使用可溶性专用纸，严禁使用其他材料材料封堵。
⑦ 焊接过程严格执行焊接工艺，确保焊接质量。
5 结论
本次水冷壁爆管的主要原因是在第一次爆管后，锅炉在冷却、排渣过程中，从爆口处和吹损破口处进入管内，在更换水冷壁管时，对口前未对管内进行异物检查，未能及时发现管内积灰，锅炉在点火后堵灰的水冷壁管缺水，得不到冷却，导致超温爆管。这种现象极为罕见，看似偶然，但经过认真分析，也有必然性。通过这次事故的教训，给我们今后的检修工艺提出了更加严格的要求，以避免类似的事故发生。
参考文献
[1]岑可法，倪明江，等，循环流化床锅炉理论设计与运行，中国电力出版社，1998.5。
[2]吕俊复，张建胜，岳光溪，循环流化床锅炉运行与检修，中国水利水电出版社，1998.5。
[3]DG1165/17.5-Ⅱ1型循环流化床锅炉说明书。
[4]DG1165/17.5-Ⅱ1型循环流化床锅炉运行规程。