杜永光
（河北国华沧东发电有限责任公司，河北 黄骅 061113）
【摘要】本文以沧东电厂4号机组水冷壁泄漏的事故为例，阐述了炉膛水冷壁发生爆管的问题，并对爆管问题进行分析，提出具体的措施，为基建期锅炉安装、调试、试运等方面提出建议，避免发生爆管现象。
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关键词 锅炉；炉膛水冷壁；泄露原因
1 设备概述
河北国华沧东电厂二期（3、4号机组）工程安装的SG-2080/25.4-M969锅炉，是由上海锅炉厂制造的超临界参数变压运行直流炉，四角切向燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、炉前低封、全钢构架的∏型直流炉。4号锅炉2009年11月投入商业运行，并通过168小时试运。锅炉炉高度为77250mm，炉膛深18816mm，膛宽18816mm。容积热负荷：85.08kW/m3，燃烧器区域面积热负荷：1708kW/m2，截面热负荷：4556kW/m2，屏底烟气温度：1370℃，炉膛后屏出口烟气温度：1025℃。4号锅炉炉膛由膜式壁组成，从炉膛冷灰斗进口（标高8600mm）到标高53120mm 处炉膛四周采用螺旋管圈，管子规格为Φ38.1×7.2mm，节距为54mm。在此上方为垂直管圈，管子规格为Φ34.9×7.2mm，节距为56mm。螺旋管与垂直管的过渡采用中间混合集箱。
2 水冷壁泄漏情况
2009年10月15日和11月2日4号锅炉水冷壁连续发生两次漏泄事故，两次爆管形式情况相同，爆管标高相同。如图1所示，第一次爆管位置为前墙水冷壁右至左数第77根管中间集箱上部（标高54.65m）处管子爆口，前墙水冷壁管材质为15CrMoG，管径为Φ34.9×7.2mm。管子胀粗理论管径为34.9×1.025=35.77mm，爆口在管子迎火面中间部位，爆口成喇叭状，爆口边缘减薄，爆口附近有众多纵向裂纹，管子外壁有一层0.3mm厚氧化皮。
如图2所示，第二次爆管为左侧水冷壁前数第163根，标高55.7m，爆口在管子迎火面中间部位，爆口长57mm、宽21mm、爆口边缘厚2mm、有较厚的氧化皮，有纵向裂纹，标高54.3米安装焊口部位出现宽7mm、长21mm纵向爆口，贯穿焊口。焊口下40mm处有明显鼓包，测量鼓包部位管径为Φ39.6mm。从炉前向炉后数第155-162管根爆口冲刷减薄。
3 水冷壁爆口原因分析
两次爆口均发生在启动后不久，从爆口宏观检查结果看，爆口窄长，边缘可见树皮纹，爆口附近管段发生严重胀粗，爆口表面粗糙，边缘管壁减薄，外表面周围存在微裂纹，内壁氧化皮未见明显增厚。结合宏观爆口和电镜分析，两次水冷壁爆客是瞬间爆开，初始泄漏时爆口没有完全张开，并且右侧爆口高于左侧爆口，使蒸汽侧吹向右数管段，在运行过程中逐渐开裂，直到完全爆开。管材化学成分符合要求，管子背火侧金相组织为珠光体和铁素体，背火侧力学性能合格；水冷壁管各项分析结果均合格，说明材质没有问题。
爆口边缘横断面向火侧的金相组织严重过热，出现蠕变孔洞，组织发生相变，成为贝氏体，由此推断爆管前该部位管壁的温度曾超过AC1点（700℃以上），在该温度下材料的强度急剧下降，最终导致短时超温爆管。爆管后由于管子冷却速度缓慢，导致其组织转变成贝氏体，常温强度上升，伸长率下降。
两次水冷壁爆口主要原因均为管子水流不畅通，造成冷却条件恶化，在短期内即被加热到较高的温度，金属强度下降，在内部介质压力的作用下，炉管以较大的变形速度使管径胀大，管壁减薄，当管壁强度不能承受介质压力的作用时，管子开裂。
4 处理情况
第一次爆管处理情况：将第77根管在水冷壁上集箱入口弯头部位割管，对上集箱管座及内部进行检查，对下部水冷壁用Φ14mm钢丝绳从上向下进行管内疏通检查。将第77根管水冷壁中间联箱出口管焊口部位割管，对中间集箱及上部水冷壁内部用内窥镜进行检查，同时用氧气对水冷壁管进行吹扫，以上检查没有发现异常。在前墙水冷壁标高55m第76、77、78根加装就地壁温测点，对运行中水冷壁壁温进行监测。
第二次爆管处理情况：水冷壁下联箱：割右前角弯头对右墙及前墙联箱内部用目测及内窥镜进行检查；未见异常；水冷壁中间过渡联箱：割前、后、左、右四侧联箱两侧端盖用目测及内窥镜内部检查，未见异常；水冷壁上集箱：割左墙前部端盖、前墙左部端盖用目测检查，未见异常。割水冷壁中间过渡联箱出口垂直段过渡管检查：前墙联箱左侧第1、2根管，右侧第1根管；左墙联箱前第1、2、160、163根管；右墙联箱前1、2根；后墙联箱左侧1、2、4根管，共计12个弯头。切割部位为联箱出口管座焊口至管屏直角弯头弯管。用内窥镜检查在直角弯头部位发现少量金属碎沫。顶棚左墙联箱入口前至后第163根管水平管切割200mm进行内部检查未见异常；炉膛内部检查：在四侧墙项棚部位开孔用吊笼对四侧墙水冷壁进行外观检查，重点在标高54m垂直段焊口部位。未见异常，在标高13米左侧墙下数第83根有安装时砸伤3mm凹坑，用氩弧补焊并打磨。
5 预防水冷壁爆口措施
（1）在锅炉的高温区，应增加壁温测点，及工质的温度测点，加强运行中的监视。
（2）选用有资质，责任心强的监造单位，进行入厂监造，使设备的隐蔽部位有专人进行验收监督，对管道内部的清洁程度进行检查，避免设备内部存留异物，为安全运行打好基础。
（3）锅炉的设备、管道到场后，要求施工单位对设备内部进行检查，包括压缩空气吹扫、通球，保证管组内部没有杂物、异物等，并将管子内的浮锈、尘土吹扫干净。对于设备集箱和大规格的管道，使用合适的照明装置和内窥镜进行100%的内部检查，对集箱和联络管道热处理过程中产生的氧化皮用机械的方法进行清除，清除后压缩空气吹扫，保证集箱内部无热处理后遗留的氧化皮存在。设备管道检查结束后及时、可靠地封口，防止杂物意外进入。对检查过的设备都要进行记录，并随时检查。
（4）安装中严格执行作业指导书的程序，对受热面，进行通球检验，对所用的通球的直径应根据不同管径，按要求选用通球用球，避免以小代大，造成隐患。
（5）在化学清洗及吹管过程中严格执行技术措施，保证设备内部清洁。尽量缩短化学清洗与吹管、吹管与整套启动的时间。
（6）制订防止锅炉超温、减少热偏差和控制温升、温降速率不超设计值的控制要求，控制锅炉水质不超标、避免机组的频繁启停、合理控制启停炉方式、严格按照锅炉启动曲线操作、加强壁温监视、吹灰管理、减温水调整及事故情况下闷炉等一系列措施。并严格执行。
（7）机组启动前应先投入泄露报警装置，并保证其正常工作，运行中发现超温现象要及时处理，或停炉，防止因泄漏造成事故扩大。
6 结论
沧东电厂4号锅炉在机组试运期间的爆管事件，通过对锅炉相关部位的检查及爆口的分析，找出了爆管的原因。机组最终投入正常运行。此次事件说明机组在安装时就应该注意内部质量，在酸洗、吹管及调试启动过程应严格按照措施执行，保证质量，最终达到机组的安全稳定运行。
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参考文献
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［责任编辑：薛俊歌］