刘彦民
阿拉尔盛源热电有限责任公司，新疆 阿拉尔 843300
摘要：针对350MW超临界机组锅炉炉膛墙式短吹灰器区域水冷壁炉管连续发生泄漏事件，通过对炉管失效部件情况进行宏观检查和理化检测分析，认为吹灰器蒸汽带水冷热交变应力产生裂纹和吹灰器故障炉内停留时间过长吹损是引起炉管泄漏的原因，并从调整运行方式、设备维护管理及日常点巡检管理等方面提出预防吹灰器区域水冷壁泄漏的防范措施。
关键词：超临界锅炉；吹灰器；水冷壁；应力裂纹；吹损；泄漏
引言
在我国高参数、大容量火力发电厂中，锅炉“四管”泄漏引发机组非计划停运事件占火电机组非计划停运总数的60%以上。其中，水冷壁爆管泄漏在锅炉“四管”泄漏事件中更是占比50%以上，严重影响了火力发电企业的长周期安全稳定运行和经济效益。因此，降低锅炉爆管泄漏次数是有效提升发电厂设备可靠性、降低非计划停机次数及减少企业经济损失的有效措施。
该电厂350MW机组锅炉系上海锅炉厂设计制造的SG-1181/25.4-M4403型超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉，设计和校核煤种采用俄霍布拉克煤。炉膛断面尺寸为14904mm（宽）×13446mm（深），采用焊接膜式水冷壁，水冷壁下集箱为四周相连通的环形集箱，水经由前后墙下集箱螺旋进入炉膛四周水冷壁，螺旋段水冷壁由350 根Φ32mm 的管子组成。螺旋段水冷壁经水冷壁过渡连接管引至水冷壁中间集箱，经中间集箱混合后再由连接管引出，经过渡段形成垂直段水冷壁，垂直段水冷壁由1050 根Φ32mm 的管子组成，折烟角由276 根Φ32mm的管子组成，水冷壁炉管材质15CrMoG，炉膛设HXD-5型炉膛吹灰器48台。
1、吹灰器区域水冷壁泄漏情况
该机组在近2年内运行期间共发生了3次吹灰器区域水冷壁泄漏炉管失效非计划停运事件，具体情况如下：
1.1 2018年11月19日，#1锅炉31米#2角后墙水冷壁B12短吹灰器墙箱右下方，弯管下第1、2根水冷壁螺旋管发生泄漏，第1根直管下端面靠鳍片内侧爆口较小呈沙眼状，周围管壁已变薄整体形成一凹坑，鳍片外侧管壁上有一纵向裂缝，长度在2cm左右，泄漏位置管段无明显的胀粗,无氧化皮，第2根直管上端面靠鳍片外侧焊接处有一下砂眼，砂眼周围周围管壁形成一凹坑，两根管泄漏点呈对射状态。
1.2 2020年03月17日，
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#1锅炉31米#1角前墙水冷壁处C7短吹灰器墙箱处右下方，弯管下方第2根水冷壁螺旋管发生泄漏，爆口呈锐角三角形周围有明显粗麻点状，泄漏位置管段无明显的胀粗有减薄，泄漏点下方水冷壁管有一条纵向裂纹。
1.3 2021年03月17日，#1锅炉34米层炉后墙水冷壁处D10短吹灰器墙箱处右下方，弯管左下方第5、第6根水冷壁螺旋管发生泄漏，爆口呈鱼嘴状，爆口周围第3-4、7-17根螺旋水冷壁吹损减薄；同时对炉内防磨防爆检查发现31.4米左墙C4短吹灰器墙箱处炉内右下方第3-14根螺旋水冷壁同样存在吹损减薄。
2、水冷壁泄漏原因分析
2.1 吹灰蒸汽带水，冷热交变应力。B12、C7短吹灰器处水冷壁泄漏爆口管子现场检查都存在明显纵向裂纹现象，结合吹灰器箱墙枪管护套管吹损严重，可以得出与吹灰疏水温度过低蒸汽带水有关，由于枪管吹灰结束后，冷凝水停留于枪管中，下次再进行吹灰时，冷凝水自枪管流至吹灰孔，导致吹灰孔附近炉管长
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期因冷热交变应力产生裂纹，最终导致炉管泄漏。对C7短吹灰器处水冷壁泄漏管样进行金相组织观察母材显微组织为珠光体+铁素体，球化级别2级，试样的化学成分、塑性延伸强度、抗拉强度、断后伸长率、维氏硬度均符合相关标准的要求，泄漏口处及其附近有一定的过热迹象（珠光体球化）。
2.2 蒸汽吹损。D10短吹灰器处水冷壁泄漏爆口形状及C4短吹灰器处水冷壁吹损现场检查，上述2个吹灰器就地枪管均未退出，属于明显的吹灰蒸汽吹损减薄。因2021年3月15日运行人员投入#1炉短吹进行定期炉膛受热面吹灰工作，在吹灰工作结束后因C4、D10吹灰器卡涩造成固定销断吹灰器枪管就地未退出，DCS画面显示已退到位。于3月16日现场巡检发现C4短吹灰器就地未退出，将其手动摇出；3月17日运行人员在对水冷壁结焦情况检查时发现水冷壁泄漏，同时发现D10短吹灰器枪管就地未退出，将其手动摇出。C4短吹灰器在炉膛内时长达21小时25分，D10短吹灰器在炉膛内时长达43小时07分，期间运行人员进行过空预器及脱硝SCR区吹灰工作，期间上述2个短吹灰器都在向炉膛水冷壁受热面枪管固定的方向位置吹出蒸汽造成受热面管子吹损减薄，D10短吹灰器区域水冷壁爆管泄漏。D10、C4短吹灰器处水冷壁管子吹损现场3点测厚最小值数据如下;
测厚检查记录卡
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3、吹灰器区域水冷壁泄漏防范措施
3.1 吹灰蒸汽疏水温度调整，适当提高吹灰疏水温度，最好在220℃以上。前期锅炉蒸汽吹灰疏水温度一直偏低（150℃），吹灰蒸汽过热度不足，蒸汽带水过程中部分吹灰器枪管护套管烧损、吹损严重，使得护套管无法有效保护水冷壁，频繁出现短吹灰器鹅颈阀法兰、阀杆及呼吸阀处漏水现象；冷凝水自枪管流至吹灰孔，导致吹灰孔附近炉管长期因冷热交变应力产生裂纹造成水冷壁爆管泄漏。
3.2 强化吹灰器设备维护管理，适当调整枪管角度，以使吹灰结束后，枪管中不存冷凝水；做好炉膛吹灰孔下方炉管的防护措施，对损坏的护套管进行更换；做好吹灰器定期检查检修工作，避免吹灰器频繁出现卡涩故障，导致吹灰器枪管停留在炉膛内造成炉管吹损，提高设备可靠性。
3.3 严格落实日常运行巡检及设备点检定期巡查制度，定期工作不能流于形式，只签字不检查；就地仔细检查发现异常提前介入并积极采取相关措施。严格执行锅炉吹灰工作运行巡检及值班点检人员跟吹制度和吹灰器内漏排查管理制度，本体长短吹灰器吹灰期间，应对每一个吹灰器行程进行检查核对，发现问题及时处理，严禁单个吹灰器长时间停留在某一区域吹扫，造成吹损爆管。
3.4 加强防磨防爆检查力度，切实提升电厂锅炉防磨防爆检查工作水平，利用机组检修机会，全面检查所有吹灰器枪管、护套及吹灰孔下方炉管是否存在裂纹；全面提高机组锅炉“四管”设备安全可靠性，减少或杜绝因锅炉“四管”泄漏导致的非计划停运事件，提高锅炉运行的可靠性。
4、结语
综上所述，大部分的高参数、大容量火力发电厂在当地承担着地区电力供应、电网稳定平衡、民生采暖及工业供汽的重要任务，生产、生活用电量需求越来越大。在我国经济水平飞速提升，用电用热需求增大的形势下，对发电厂安全、稳定运行的要求越来越严，运用科学有效的技术手段，减少水冷壁爆管泄漏从而降低因锅炉“四管”泄漏导致的非计划停运事件，提高火力发电机组运行安全性和设备可靠性，为企业提升经济效益，减少火电亏损有重大的意义。
参考文献
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