電站鍋爐專業(yè)風險預控工作的一個重要使命，就是防止受熱面管道的爆漏。作為國華公司系統(tǒng)首臺投產(chǎn)的國產(chǎn)600MW亞臨界機組，不論在運行人員對燃燒系統(tǒng)的掌握和控制上，還是點檢人員對熱力設備的性能診斷上，都將是一個考驗。由于臺電#1機組尚未進入試生產(chǎn)階段，還得不出鍋爐的運行情況。下面，從鍋爐爆管的簡單機理著手，結合臺電鍋爐設備特點和#1鍋爐安裝檢驗的情況，對機組投產(chǎn)后的防爆工作提出若干看法。

　�。ㄒ唬� 鍋爐爆管的簡單機理、分類與查證眾所周知，當鍋爐的管壁在高溫煙氣中受熱，如果得不到可靠的冷卻，其運行溫度超過設計值或超過運行時限時發(fā)生損壞，即為過熱。而由于鍋爐管道內部堵塞、缺水、水循環(huán)破壞或膜態(tài)沸騰等原因，也將造成管道短期超溫爆破。大部分短期超溫損壞處呈現(xiàn)出明顯的脹粗變形，在破裂處呈現(xiàn)刀刃狀的邊緣。

　　另一種常見的情況是中長期的超溫。當鋼材長期地工作在蠕變溫度以上，金相組織發(fā)生變化，包括珠光體球化、碳鋼和鉬鋼的石墨化、奧氏體鋼發(fā)生相沉淀等，從而降低金屬的晶間強度而損壞。這種情況下管壁沒有明顯減薄，厚唇狀的斷口是高溫蠕變的特征。

　　此外，還存在管道焊接質量本身的問題。由于焊縫缺陷或性能劣化的原因造成爆管的現(xiàn)象也是常見的。同時，造成受熱面管道早期爆管的因素往往是多方面的，如超溫和內外壁氧化的雙重作用，如焊縫質量缺陷和結構交變應力的共同作用。

　　如果對鍋爐爆管的現(xiàn)象作進一步的歸納分類，可以將爆漏的方式分為應力溫度類的斷裂、工質側腐蝕、煙氣側腐蝕、磨損、沖蝕、疲勞、質量控制失誤等七種。從直接的失效方式來看，每一種類型又表現(xiàn)為幾種失效方式，如應力溫度類斷裂可以是短期過熱、長期蠕變、異種鋼焊接失效、石墨化等情況，在此不一一列舉。

　　上述爆漏方式是可以通過爆口的宏觀、微觀形貌特征來判斷的，即推測管子的某種失效變化過程。但引起這種變化過程的因素（稱為爆管的根本原因）往往可能不止是一種情況。判斷出爆管的根本原因是最關健的工作，分析出哪些是真正的原始滲漏點，哪些是派生的受沖刷泄漏點是非常重要的，是采取預防和修復措施的重要依據(jù)，必須對爆漏的性質進行嚴格的查證。

　　為了做到這一點，除了現(xiàn)場查證、取樣檢驗、斷口分析、金相檢驗等手段外，還必須結合鍋爐運行工況來綜合分析。從點檢定修模式中要求對設備性能劣化狀態(tài)診斷的要求上來說，專業(yè)技術人員除掌握鍋爐結構特點和選用鋼材的金屬性能外，還必須對鍋爐燃燒調整、汽水系統(tǒng)運行工況、熱力負荷特征、熱力設計數(shù)據(jù)、煤質、實際結渣情況等進行系統(tǒng)性跟蹤分析，從電廠自身鍋爐設備的特點來掌握和分析受熱面管道的情況。這也要求，點檢人員和運行人員的實踐知識要全面，并能緊密合作。當然，準確的分析和防爆有賴于對同類型鍋爐投運情況所積累的豐富經(jīng)驗。

　　（二）  臺山鍋爐設備簡況及其特點國華臺電一期工程選用5臺600MW國產(chǎn)引進ABB-CE燃燒技術的機組，鍋爐型號為SG-2026/17.5-M905，是在總結上海吳涇第二發(fā)電廠兩臺亞臨界、一次中間再熱、平衡通風、控制循環(huán)燃煤汽包爐的設計、制造和運行的基礎上，按創(chuàng)優(yōu)、創(chuàng)名牌的要求進行改進設計和制造的。過熱器出口蒸汽流量MCR為2026t/h，蒸汽壓力17.5MPa，蒸汽溫度541℃。再熱汽為流量1671t/h，進出口壓力為3.84/3.64 MPa，溫度為325/541℃。爐頂標高為73000mm，爐膛寬度19558mm，深度16940.5mm，爐膛由φ51X6mm的膜式水冷壁組成，1110根管按熱力負荷和結構分為55個循環(huán)回路。爐膛出口經(jīng)折焰角和延伸側墻組成的水平煙道流向后煙井及尾部，爐前向后管屏依次布置有分隔屏、屏式過熱器、屏式再熱器、末級再熱器、末級過熱器。省煤器和低溫過熱器布置在后煙井，后煙井深度為12768 mm，尾部煙溫出口流向兩臺三分倉容克式空預器。水冷壁、省煤器和后包墻過熱器主要采用了SA-210C、15CrMo，過熱器和再熱器管屏主要采用了12Cr1MoV、TP347H、T91三種鋼材。

　　給水管道布置于鍋爐左側，經(jīng)省煤器出口聯(lián)箱引至汽包底部進入。爐前布置三臺低壓頭泰勒爐水循環(huán)泵，汽包內飽和汽水分離后由6根大直徑下降管經(jīng)循環(huán)泵增壓后進入環(huán)形下水包，爐前后、左右側水冷壁組成55個回路，均由上聯(lián)箱匯聚到汽包，形成水循環(huán)系統(tǒng)。鍋爐在負荷>30%時，采用汽包水位、給水流量、主蒸汽流量三沖量控制汽動給水泵的轉速。省煤器給水流量為2015t/h，給水溫度為278℃。鍋爐設計效率為93.47%.鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒器四角布置，切向燃燒，燃燒方式為“對沖同心正反切布置”，以控制鍋爐出口的左右煙溫偏差。主要依靠二次風噴嘴的偏轉結構，而不再是傳統(tǒng)的設計假想切圓。四組燃燒器的中心線近乎對沖，假想切圓直徑近于零。鍋爐共配置6臺HP-983中速磨煤機，分別接至四角燃燒器設六層自上而下，間隔七層二次風噴嘴及頂部OFA消旋二次風，在二次風室內配置三層共12支輕油點火槍。采用擺動結構，除OFA單獨擺動外其余噴嘴連在一起成一擺動系統(tǒng)。二次風自送風機出口經(jīng)空預器加熱進入大風箱由風門檔板調節(jié)按要求分布于各二次風噴口。設計的一次風風速為24m/s，風率為19.8%，二次風速為54m/s，風率為80.2%.校核煤種煙氣最大流速為水冷壁垂簾管處10.21m/s.過量空氣系數(shù)為1.2.空預器出口煙溫為132℃。鍋爐燃料消耗量為230.90t/h，爐膛斷面熱負荷為4679.51Kw/m2，爐膛容積熱負荷為87.63 Kw/m3.爐膛最大局部熱負荷標為在33.36米，最大值為1574.4X103KJ/h.m2，最大平均熱負荷位置在38.49米標高，吸熱修正后為740.8X103KJ/h.m2.而最上層燃燒器中心線標高為34780mm.鍋爐已于8月8日完成冷態(tài)空氣動力場試驗，完成了一次風速測平、標定、二次風檔板特性試驗和水平煙道風速分布測量，試驗結果符合設計要求，爐內無貼壁風，強風環(huán)居中，電除塵煙氣流量偏差較小�？傮w達到了冷態(tài)通風試驗的性能要求。

　　過熱器的汽溫調節(jié)主要采用二級噴水減溫，再熱器采用燃燒器擺動及過量空氣系數(shù)調節(jié)。設計當再熱器入口蒸汽溫度偏離設計值20℃，出口汽溫能達到額定值，受熱面金屬不超溫。鍋爐爐膛配備90只墻式吹灰器，共分5層。最底層燃燒器下面布置一層，最上層燃燒器上面布置四層。水平煙道和后煙井布置了44只伸縮式吹灰器。吹灰蒸汽來自分隔屏過熱器出口聯(lián)箱。

　　汽水系統(tǒng)工質溫度測點布置在省煤器進出口管道、下降管、過熱器一二級減溫器進出口、末級過熱器出口、再熱器減溫器進口、再熱器進出口處均裝有。工質壓力測點分別布置在省煤器入口、汽包、過熱器出口及再熱器進出口等處。金屬壁溫測點集中在爐頂聯(lián)箱大罩殼內。鍋爐在汽包、過熱器出口、再熱器進出口共裝19只彈簧安全閥，在過熱器出口還有2只動力泄放閥。

　　鍋爐設計燃用100%神華煤，但為預防結渣嚴重，最終的配煤試燒方案還未確定，將結合熱態(tài)燃燒調整試驗進行。校核煤種的低位發(fā)熱量為22330kj/kg，哈氏可磨系數(shù)為50，揮發(fā)份為38.98%，灰分為12.60%.灰軟化溫度為1120℃，灰熔化溫度為1160℃，CaO的含量達到為28.73%，F(xiàn)e2O3的含量達到25.48%.校核煤鋁硅比SiO2/Al2O3=1.97，鈣酸比B/A=1.654，硅比G=29.07，灰成分綜合判斷指標R=4.87，結渣溫度tiZ=575℃，著火穩(wěn)定系數(shù)Rw=5.69，燃料燃盡系數(shù)Rj=35.08.以上數(shù)據(jù)對預防爐管超溫和爆破是有重要參考意義的。從上述情況看出，作為600MW亞臨界機組的設計，存在以下幾個重要特征：

　　1）該型號鍋爐引進CE燃燒設計技術，在爐膛結構、膨脹和爐頂密封設計、燃燒器布置、熱力循環(huán)、控制保護、汽溫調節(jié)等方面均比早期投運的600MW機組有了重要的改進，熱力系統(tǒng)可靠性已大為提高。鍋爐選用的金屬管材裕度充足，高溫性能較好的滿足正常工況要求。

　　2）由于四角切向燃燒造成的爐膛出口煙氣殘余偏轉，通過合理化設計和調節(jié)手段，能較好的消除左右側汽溫偏差和煙氣流不對稱，出口煙速均分范圍合理。但在冷態(tài)空氣動力場試驗時發(fā)現(xiàn)，在爐膛出口屏過、屏再范圍的左右側風速偏差還是明顯的，需要在熱態(tài)下進一步觀察和調整。

　　3）為防止熱負荷局部集中和防結焦，爐膛斷面結構尺寸較大。最上層燃燒器中心至分隔屏底的距離為20130mm，使受熱管屏底部的熱負荷有所降低（BMCR下分隔屏底為1374℃），并控制爐膛出口煙溫在1032℃以下，這對防止管壁超溫和高溫氧化有利。最下排燃燒器至冷灰斗轉角的距離為5969mm，若燃燒器向下傾時對爐膛下部和冷灰斗的輻射也將是明顯的。

　　4）水循環(huán)系統(tǒng)由于采用循環(huán)泵和內螺紋管，下水包采用不同規(guī)格的節(jié)流圈，爐水在進入汽包之前不發(fā)生汽水分離相變，爐膛燃燒區(qū)不直接沖刷水冷壁，因此如無異物堵塞一般不會發(fā)生超溫情況。對剛性梁的設計也使水冷壁結構應力拉裂的可能大為降低。

　　5）設計煤種和校核煤種具有高揮發(fā)份、中高水份、低灰份、特低硫、熔融性低的特點，說明該煤種的著火、燃燒穩(wěn)定性和燃燼特性較好，但煤種易自燃、結渣性將較為嚴重，煤種的沾污性較強、傳熱特性差，煤種的磨損性輕微。因此，對該煤種應十分重視對結渣的分析，加強吹灰。

　　6）各種工質測點和壁溫測點布置合理，給水采用三沖量調節(jié)，能較好的穩(wěn)定鍋爐水位和汽溫。爐管泄漏報警裝置的投用，將對早期判斷爆管傾向有著重要的參考作用。

　�。ㄈ�） 國華臺電#1機組基建期鍋爐焊接及檢驗情況國華臺電#1機組鍋爐本體“三器一壁”制造焊口總數(shù)為39430個，所有焊縫100%無損探傷檢測，經(jīng)RT（TV）檢查一次合格為38234個，一次合格率96.97%.安裝受監(jiān)焊口達到27000個，進行100%的檢驗，其中RT50%，UT50%.鍋爐外圍管道焊口3000多個，進行50%的RT檢驗。

　　在安裝和設備監(jiān)造期間，對廠家焊口、安裝焊口共66000多個進行滲透檢查。對受熱面49528個彎頭進行了100%測厚。末級過熱器、主蒸汽系統(tǒng)T91材料的焊口進行100%UT、100%RT、100%PT的檢驗。

　　安裝前對所有合金設備或管道焊縫進行了100%的光譜復查工作，共發(fā)現(xiàn)不符合點數(shù)552點。所有材料不符合項，都得到了妥善的處理。

　　在國華臺電的嚴格要求下，安裝單位采取了嚴格的質量控制措施，每周統(tǒng)計焊接一次合格率，應用統(tǒng)計表和P控制圖進行分析，確保焊接質量處于受控的狀態(tài)。#1機組的安裝期間，焊接一次合格率始終高于目標合格率98.5%.所有檢驗工藝按工藝卡進行，所有的檢驗和試驗記錄都做好簽證，并加以整理分類保存，以保證所有的檢驗和試驗均按要求規(guī)范進行。檢驗報告應由相應資格的人員簽證、復審、批準。檢驗員由初級或初級以上人員擔任，評定與審核人由中級或中級資格以上人員擔任。為了保證射線底片評定的準確性，聘用了高級射線人員對射線底片進行復評，從而最大限度減少了底片漏評或錯評的隨機性。

　　在滲透檢驗工作中，適當延長了滲透時間，以提高缺陷的檢出率。在射線檢驗工作中，薄壁小徑管如末級再熱器、屏式再熱器、墻式再熱器，選用了先進的Se-75射源進行射線檢測，有效地提高了小徑管焊縫射線底片的靈敏度和寬容度，從而提高缺陷的檢出率。在使用Ir-192射源進行射線探傷過程中，注意優(yōu)化最佳探傷參數(shù)的同時，應用了濾光板的技術和定向曝光的技術，從而有效減少了散射線對射線底片的影響，提高射線底片的探傷靈敏度。在超聲波探傷過程中，使用距離-波幅曲線代替面板曲線進行檢測，從而減少漏檢的可能。

　　國華臺電于2003年1月17日對#1機組鍋爐進行了超水壓試驗。一次汽系統(tǒng)水壓試驗的最高壓力為額定壓力的1.5倍，即29.69Mpa，試驗中未發(fā)現(xiàn)有泄露和異常變形等現(xiàn)象；二次汽系統(tǒng)升至1.5倍再熱器設計壓力6.45MPa，未見有變形和滲漏現(xiàn)象。從升壓和檢查的情況來看，此次超水壓試驗取得了一次性成功。

　�。ㄋ模�對投產(chǎn)期預防爆管的若干措施國華臺電#1爐超水壓試驗一次性順利通過，說明鍋爐出廠焊縫、安裝焊縫的整體質量還是有保證的，同時冷態(tài)空氣動力場的試驗結果也為熱態(tài)燃燒調整打下了良好的基礎。為做好鍋爐四管爆漏的預防工作，根據(jù)上述爆管的簡單機理和該型號鍋爐設備的特點，在機組運行中，特別是在168整機試驗和首次停爐檢修期間，必須對鍋爐的運行工況和受熱面管道進行嚴格的監(jiān)控，作為鍋爐設備的點檢人員和運行人員，以下幾點工作是非常重要的：

　　1）機組試運行期間會同調試所專家進行熱態(tài)燃燒調整和運行調節(jié)試驗，對煤粉取樣、飛灰取樣、排煙成分、爐渣取樣、表盤數(shù)據(jù)、配風特性、運行氧量、熱效率、摻燒方式等進行綜合分析，并在每種試驗工況下觀察壁溫變化和吹灰效果。運行人員、點檢人員、試驗人員要組成燃燒調整研究小組和防爆管技術攻關小組，并將燃燒試驗結果作為預防超溫爆管的重要基礎。

　　2） 嚴格監(jiān)控好鍋爐啟動情況。鍋爐啟動時降低爐管溫升降速度及減少兩側煙溫差。隨著爐溫升降速度的降低，施加在爐管上的熱應力隨之減低。降低爐兩側的煙氣溫差，爐管過熱的狀況將大大減少，其造成的熱應力也隨之減少。應采取措施減少鍋爐的啟停次數(shù)，因溫差引起的熱應力疲勞的周次則相應的得到降低，從而減少疲勞爆漏的發(fā)生。

　　3） 應采取措施降低鍋爐振動頻幅，減少煙氣湍流。鍋爐振動會造成管子受約束部位機械應力疲勞。因此，通過對煙氣湍流等進行控制，對支吊架進行調整或加裝減振器等措施使其疲勞頻次減少。通常，此類原因引起的爆漏多發(fā)生在聯(lián)箱管座、鰭片焊縫、水封槽焊接處及爐頂密封板與管焊縫等位置。

　　4） 對鍋爐吹灰器投運下的汽溫和壁溫變化情況進行分析比較，確保吹灰器不卡澀、吹灰蒸汽參數(shù)正常、吹灰工藝優(yōu)化。

　　5） 密切關注爐管泄漏檢測裝置的信號特征，結合運行參數(shù)和現(xiàn)場聲音作認真分析。

　　6） 利用停爐檢修的機會對吹灰區(qū)域的管壁、防磨夾等進行重點檢查。對容易發(fā)生泄漏的位置如煙氣走廊、過熱器定位管、噴燃器風箱的板與管焊接處、密封板等處進行重點檢查。

　　7） 停爐檢修時加強對不銹鋼異種接頭及不銹鋼彎頭的檢查。對于異種鋼接頭，由于兩種材料的線膨脹系數(shù)相差較大，因此容易產(chǎn)生沿晶裂紋，通過對金相檢查等方法可發(fā)現(xiàn)；對不銹鋼彎頭可通過無損檢測及測厚等方法發(fā)現(xiàn)其有無堵塞。

　　8） 做好鍋爐給水及水循環(huán)系統(tǒng)的日常取樣分析工作，一旦水質超標應立即查證處理，同時加強凝汽器的檢漏工作。嚴格執(zhí)行《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量》、《火力發(fā)電廠水汽化學監(jiān)督導則》、《關于防止火力發(fā)電廠凝汽器銅管結垢腐蝕的意見》以及其它有關規(guī)定。

　　9） 專業(yè)人員要做好運行實時數(shù)據(jù)和工況變化趨勢的分析。經(jīng)常分析給水調節(jié)、減溫水投入、配風變化、鍋爐排煙溫度、熱負荷分布規(guī)律、結渣變化規(guī)律和某部位的超溫情況，加強運行監(jiān)視。

　　10） 一旦發(fā)生爆管，對爆管失效方式的判斷和根本原因的查證是非常重要的，一定要找到原始漏點。防爆管小組應針對爆管的具體情況開展專題研究。