1實施給水加氧工藝后鍋爐受熱面的檢查

企業(yè)要慎重考慮給水加氧處理工藝的選擇,采用給水加氧處理工藝前,應有專業(yè)機構(gòu)進行可行性評估,加氧運行應在專業(yè)機構(gòu)指導下進行。

為了降低鍋爐受熱面結(jié)垢速率,防止汽輪機結(jié)垢、積鹽,從而提高機組運行安全性、經(jīng)濟性,達到機組節(jié)能、降耗和減排等目的,安慶電廠2×1000Mw超超臨界燃煤發(fā)電機組在2018年實施了給水加氧處理,通過向高壓加熱器汽側(cè)加氧,同時向除氧器下降管和凝結(jié)水泵入口加入較低濃度的氧,使給水和疏水系統(tǒng)得到有效保護。

實施加氧措施后,機組運行中必須嚴格控制加氧前后蒸汽溶解氧濃度的變化,絕對不允許主蒸汽帶氧運行,防止過熱器和再熱器奧氏體鋼氧化皮脫落,造成氧化皮在受熱面彎頭堆積,進而發(fā)生超溫爆管。

機組正常停機時,應提前24h停止加氧,同時加大給水加氨量,將給水pH值提高到9.3~9.6。

機組重新啟動時,給水加氨處理,調(diào)整精處理出口加氨量,使除氧器入口和省煤器入口給水pH值維持在9.3~9.6,待給水水質(zhì)的氫電導率小于0.15uS/cm并有下降趨勢時,再進行加氧處理,給水溶解氧控制范圍在5~20ug/L。

在機組計劃性檢修時,要對過熱器和再熱器受熱面管進行抽樣割管,對管道內(nèi)部氧化皮生成情況進行金屬檢驗,以防給水加氧系統(tǒng)出現(xiàn)問題。

機組C級及以上檢修時,必須對高溫過熱器和高溫再熱器管道內(nèi)氧化皮堆積情況進行檢查。

立式再熱器下部彎頭內(nèi)應無明顯氧化皮堆積,氧化皮堆積高度≥內(nèi)徑20%且<30%的應重點監(jiān)督,堆積高度≥30%應割管清理。

2實施低氮燃燒器技術(shù)后鍋爐受熱面的檢查

采用低氮燃燒技術(shù)的鍋爐,應通過燃燒調(diào)整,合理控制煤粉細度與運行氧量,并定期開展低氮燃燒系統(tǒng)與SCR脫硝系統(tǒng)對NoX控制的協(xié)同優(yōu)化,或?qū)嵤┵N壁風改造,在NoX排放達標前提下,最大限度提高水冷壁貼壁氧量,防控水冷壁高溫腐蝕。

安慶電廠2×1000Mw超超臨界燃煤發(fā)電機鍋爐(DG2910/29.15-l3)為東方鍋爐廠在國內(nèi)首家研制生產(chǎn)的高參數(shù)(29.15MPa/605℃/623℃)鍋爐。過熱器、再熱器使用了新型的奧氏體耐熱鋼,Super304H、TP347H和HR3C。鍋爐水冷壁首先使用了全焊接式螺旋管圈＋垂直管圈膜式水冷壁。2015年5月31日投產(chǎn)運行,在2019年4月份#4機組C級檢修鍋爐防磨防爆檢查時發(fā)現(xiàn),鍋爐低氮燃燒器(上燃燒器層)側(cè)墻區(qū)域出現(xiàn)了嚴重的高溫腐蝕,水冷壁管道表面出現(xiàn)大量的不規(guī)則麻坑、脫皮現(xiàn)象(該區(qū)域水冷壁管道為小38.1×7.5mm,12Cr1MoVG)。

經(jīng)過調(diào)研,東方鍋爐廠生產(chǎn)的600Mw級以上鍋爐低氮燃燒器區(qū)域均存在不同程度的氧化腐蝕問題。為緩解鍋爐水冷壁高溫腐蝕,安慶電廠在2019年4月份檢修期間進行了二次大風箱、層二次風箱和側(cè)墻燃燒器(燃盡風)等改造工作。

經(jīng)改造,1000Mw負荷工況下,#4機組鍋爐水冷壁近壁區(qū)Co和H2S濃度均值為56000uL/L和142uL/L,與沒有改造的#3機組鍋爐相比,Co濃度低了35%,H2S濃度低了28%(#3機組還沒有實施改造,Co和H2S濃度均值為86000uL/L和199uL/L)。

機組檢修防磨防爆檢查時,要嚴格控制水冷壁管、省煤器管、低溫段過熱器管和再熱器的壁厚減薄量不大于設計壁厚的30%,高溫段過熱器管和再熱管的壁厚減薄量不大于設計壁厚的20%,減薄原因包含高溫(或低溫)腐蝕、落焦砸傷、磨損、安裝時機械碰傷等。

3深度調(diào)峰機組鍋爐受熱面的檢查維護

2016年5月,安徽省電力調(diào)度控制中心發(fā)文要求各常規(guī)燃煤機組參與40%負荷深度調(diào)峰。但是,機組深度調(diào)峰期間,快速升降負荷會帶來鍋爐受熱面超溫、氧化皮脫落、焦塊脫落等問題。為了保證機組安全穩(wěn)定運行,防止鍋爐受熱面發(fā)生"泄漏",發(fā)電運行人員和鍋爐設備維護人員至少應關注以下幾點:

(1)加強深度調(diào)峰負荷下運行參數(shù)的監(jiān)視分析和機組運行方式的研究,了解深度調(diào)峰運行對受熱面壁溫的影響規(guī)律:

(2)嚴格控制深度調(diào)峰快速升降負荷過程中受熱面壁溫和工質(zhì)溫度的變化速率,防止受熱面局部超溫和氧化皮脫落:

(3)運行人員應堅持保設備的原則,在管道壁溫與帶負荷發(fā)生矛盾時,嚴禁在超溫的情況下強行帶負荷:

(4)直流爐應嚴格控制煤水比,嚴防煤水比失調(diào),濕態(tài)運行時應嚴密監(jiān)視分離器水位,干態(tài)運行時應嚴密監(jiān)視中間點溫度,防止蒸汽帶水或金屬壁溫超溫:

(5)對實施省煤器旁路改造提高脫硝入口煙溫的深度調(diào)峰機組,應嚴格控制省煤器出口工質(zhì)溫度,保證工質(zhì)水循環(huán)動力,根據(jù)運行情況,旁路煙道該關則關。

啟停爐階段各受熱面工質(zhì)變化速率應至少不低于以下要求:

(1)工質(zhì)溫度在0~200℃時,工質(zhì)升溫速度小于5℃/min:

(2)工質(zhì)溫度在200~400℃時,工質(zhì)升溫速度小于3℃/min:

(3)工質(zhì)溫度在400℃以上時,工質(zhì)升溫速度小于2℃/min。

啟停爐階段受熱面壁溫變化速率要小于5℃/min,鍋爐啟動至10%負荷階段,禁止投運主汽減溫水。升降負荷過程及吹灰期間盡量保持汽溫平穩(wěn),控制鍋爐參數(shù)和各受熱面的管壁溫度在允許范圍內(nèi),并嚴密監(jiān)視,及時調(diào)整,防止升溫、升壓、升負荷速率過大而造成受熱面管的損傷。鍋爐啟動、停爐和運行過程中,應對鍋爐膨脹情況進行檢查并記錄,發(fā)現(xiàn)異常,需及時分析找出原因,并予以處理。

4對檢修時需搭設爐膛腳手架的鍋爐受熱面的檢查維護

安慶電廠2×1000Mw超超臨界燃煤發(fā)電機組在20I9年2月份雙機調(diào)停檢修期間,鍋爐防磨防爆檢查發(fā)現(xiàn),水冷壁冷渣斗區(qū)域管道表面存在大量的凹坑損傷缺陷。凹坑形狀、面積和深度呈不規(guī)則分布,最大的凹坑約4cm2,最深的凹坑約2mm。凹坑呈圓弧型、麻坑型、齊邊的線條型等。經(jīng)過防磨防爆檢查人員分析,主要原因有以下幾點:

(1)前屏和燃燒器區(qū)域焦塊掉落時砸傷。機組啟停期間、升降負荷期間、深度調(diào)峰期間都會有焦塊掉落,從撈渣機內(nèi)觀察,部分焦塊體積較大,呈陶瓷或琉璃狀,非常堅硬。

(2)吹灰器槍頭掉落砸傷。機組運行期間曾經(jīng)發(fā)生過吹灰器卡澀,吹灰器槍管停留在爐膛內(nèi)無法退出,因機組暫時不具備停爐檢修條件,爐膛內(nèi)吹灰器槍管經(jīng)過長時間的爐內(nèi)火焰烘烤,發(fā)生碳化,槍頭或部分槍管掉落到爐低水冷壁斜坡區(qū)域管道上部,砸傷水冷壁。機組檢修期間檢查故障吹灰器時發(fā)現(xiàn),卡澀在爐膛內(nèi)十幾米長的槍管早已經(jīng)燒化,槍頭及槍管已經(jīng)不復存在。

(3)前爐膛受熱面管道護瓦、定位卡塊和檢修期間工器具等物件掉落時砸傷水冷壁。

(4)爐膛腳手架搭或檢修平臺搭拆時,扣件、跳板或腳手架管掉落砸傷水冷壁。

安慶電廠2×I000Mw超超臨界燃煤發(fā)電機組鍋爐每次C級及以上檢修時,需要在爐膛內(nèi)0~I7m搭設腳手架,I7m及以上搭設檢修平臺。需要小48×3.5mm腳手架鋼管約4000m,扣件約5000個,跳板約900塊。腳手架搭拆期間,大量的物料需要傳遞到爐膛內(nèi),高空作業(yè)期間,任何一只扣件、跳板或鋼管掉落都會砸傷受熱面管子,而最容易砸傷的受熱面是冷灰斗區(qū)域的管子。20I9年2月份雙機調(diào)停檢修期間,鍋爐防磨防爆檢查發(fā)現(xiàn),#3爐冷渣斗區(qū)域需要更換水冷壁管I4根,補焊水冷壁損傷點280處。#4爐冷渣斗區(qū)域需要更換水冷壁管2根,補焊水冷壁損傷點I90處。其中很多處缺陷就是爐膛腳手架搭拆過程中高空落物造成的。在當前電力檢修市場,爐膛腳手架搭設工作屬于受限空間高風險作業(yè)項目,工作環(huán)境差,安全風險大,施工人員異常緊缺。爐膛腳手架搭設人員的業(yè)務素質(zhì)普遍不高,責任心不強,難以管理,即使發(fā)生物件掉落砸傷受熱面事件,腳手架搭設人員也不敢講,不敢匯報,擔心受到批評考核,業(yè)主方技術(shù)管理人員難以做到全過程跟蹤監(jiān)督。所以,爐膛腳手架搭或檢修平臺搭拆時,存在很大的砸傷水冷壁管的"隱患",安慶電廠的實例證明,已經(jīng)存在類似的問題。針對現(xiàn)實存在的管理難題,在檢修管理方面要做到以下幾點:

(1)做好爐膛腳手架搭拆前的安全技術(shù)交底,讓施工人員明白腳手架搭拆過程中存在的安全隱患及安全注意事項,事故可能會帶來的巨大的經(jīng)濟損失。鼓勵施工人員敢說敢講,以獎代罰,盡可能地從管理上消除隱蔽工程。

(2)做好鍋爐冷渣斗區(qū)域水冷壁的防磨防爆檢查工作,遵循"逢停必查、查必查細、修必修好"的原則,堅持"落實責任、閉環(huán)控制"的方法,確保工作實效。

(3)做好檢修計劃安排,防磨防爆檢查不留"死角"。爐膛冷渣斗區(qū)域管道沒有腳手架無法檢查,搭拆過程中無法檢查,搭設好腳手架后因上部作業(yè)影響檢查,檢查過程中因腳手架阻擋管道容易漏查。所以,鍋爐冷渣斗區(qū)域水冷壁的防磨防爆檢查是個重點,也是個難點。

5嚴控入廠煤煤質(zhì),加強入爐煤摻配燒管理

經(jīng)對鍋爐防磨防爆檢查發(fā)現(xiàn)的問題進行統(tǒng)計分析,受熱面飛灰磨損、落焦砸傷和吹灰器吹損已經(jīng)成為受熱面損傷的主要原因。入爐煤的煤質(zhì)直接決定了飛灰量的多少,前屏及燃燒器區(qū)域結(jié)焦的嚴重程度,吹灰器投運的周期及時長。為了從根源上解決問題,降低"四管"泄漏帶來的不安全事件,應該做好以下幾點:

(1)燃料采購部門必須服從鍋爐對燃料特性要求,采購與爐型、污染物控制系統(tǒng)相適應的燃料。劣質(zhì)煤給受熱面帶來的危害是始終存在的,過了缺陷持續(xù)發(fā)展期,"四管"泄漏事件就會連續(xù)不斷地爆發(fā)。

(2)建立完善的入廠煤和入爐煤自動采樣、制樣、化驗和計量設備,做到I00%檢質(zhì)。

(3)入爐煤煤質(zhì)應根據(jù)鍋爐的要求進行選配,以設計煤質(zhì)為基礎,若煤質(zhì)波動超出規(guī)定范圍應開展試燒試驗,評估對機組運行安全性、經(jīng)濟性及環(huán)保性的影響。

(4)燃用與設計煤質(zhì)硫、氯、堿金屬(鈉、鉀)等元素含量及灰熔點偏差較大煤種時,或需燃用多種煤質(zhì)時,必須開展試燒或摻燒試驗,評估對爐內(nèi)結(jié)焦、高溫腐蝕及污染物排放的影響。

(5)脫硫廢水用于煤場噴淋降塵或撈渣機沖洗灰渣時,應進行技術(shù)評估,并采取相應技術(shù)措施。

根據(jù)城市化發(fā)展的需要,企業(yè)需承擔一定的社會責任,燃煤發(fā)電機組鍋爐開始實施摻燒干化污泥。污泥中氮、硫的含量比入爐煤要高很多,可能會導致煙氣中No3和so2的濃度增加。污泥中堿金屬鈉、鉀的含量的增加,容易導致受熱面的結(jié)焦和腐蝕。在其他條件相同的情況下,灰分增加,對流受熱面的飛灰磨損也會增加。所以,合理摻燒及摻燒前摸底試驗很重要,同樣對鍋爐受熱面防磨防爆檢查提出了更高的要求。

根據(jù)日益嚴格的環(huán)保排放要求,燃煤發(fā)電機組全廠廢水零排放是每個企業(yè)面臨的重大問題。百萬機組的企業(yè)投資近億元,為節(jié)省投資,減少排污量,部分電廠脫硫廢水用于煤場噴淋降塵或撈渣機沖洗灰渣,高濃度的氯離子沒有實現(xiàn)真正意義上的分離處理。氯離子對熱力機組的腐蝕危害極大,其腐蝕表現(xiàn)形式主要是破壞水冷壁管金屬表面的鈍化膜,進而向金屬晶格里面滲透,引起金屬表面性質(zhì)的變化,發(fā)生金屬的晶間腐蝕。這樣就對鍋爐受熱面防磨防爆檢查提出了更高的要求,機組檢修期間應該重點對異種鋼接口焊縫、高溫再熱器和高溫過熱器進行割管金相分析。

6加強吹灰器的管理及行走區(qū)域受熱面的檢查

通過總結(jié)分析多年來鍋爐受熱面防磨防爆檢查出來的問題,最普遍和最嚴重的問題都集中在吹灰器對受熱面管道的吹損。規(guī)范鍋爐吹灰管理,防止受熱面吹損是防止鍋爐"四管"泄漏的重中之重,應該做好以下幾點:

(1)制定鍋爐吹灰器運行、維護、檢修和故障處理管理制度,落實就地跟吹檢查制度,消除吹灰蒸汽閥門內(nèi)漏情況:

(2)開展鍋爐吹灰優(yōu)化,根據(jù)煤質(zhì)特性和受熱面沾污狀況,優(yōu)化吹灰頻率和蒸汽壓力,避免出現(xiàn)吹灰過量情況:

(3)加強吹灰器預熱和疏水管理,避免吹灰系統(tǒng)因保溫不良、疏水不暢等原因造成吹灰蒸汽帶水、受熱面吹損:

(4)定期檢查吹灰設備及其附近受熱面,避免發(fā)生因操作維護不當或吹灰器卡澀造成受熱面吹損。

2019年4月份,安慶電廠2×1000Mw超超臨界燃煤發(fā)電機組鍋爐C級檢修期間,鍋爐防磨防爆檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐水冷壁被吹灰器吹損,更換水冷壁管233根(該區(qū)域水冷壁管道為小38.1×7.5mm,12Cr1MoVG)。在以往的檢修期間,也發(fā)現(xiàn)有個別受熱面管被吹灰器吹損,但是吹損減薄厚度不嚴重,沒有達到換管標準,位置主要集中在吹灰器行走區(qū)域。本次檢修發(fā)現(xiàn)水冷壁管大面積吹損,管壁厚度減薄量達到或接近30%厚度,原因有很多,本文不再贅述。經(jīng)過總計分析,提出以下措施:

(1)加強機組檢修期間鍋爐受熱面防磨防爆檢查,重點檢查吹灰器行走區(qū)域和吹灰器穿墻套管周圍受熱面管道。

(2)吹灰器行走區(qū)域受熱面護瓦要保持完整,防止脫落、翻轉(zhuǎn)或變形。

(3)嚴格執(zhí)行運行規(guī)程,吹灰器疏水溫度(200℃)、疏水時間(15min)、吹灰蒸汽壓力等要滿足要求。

(4)調(diào)整吹灰器蒸汽管道和疏水管道坡度,消除低點或彎頭處積水。

(5)增設吹灰器疏水旁路閥門。在鍋爐沒有吹灰時,保持旁路閥微小開度,可以使吹灰蒸汽電動門或調(diào)節(jié)門后管道的冷凝水得到徹底疏水。

(6)加強吹灰器的檢修維護,防止管道閥門和吹灰器提升閥內(nèi)漏。

(7)嚴格執(zhí)行鍋爐吹灰期間檢修人員跟班制度,防止吹灰器卡澀。若發(fā)生吹灰器卡澀,及時處理缺陷,防止吹灰器槍管彎曲,防止吹灰蒸汽偏流吹損管道。

吹灰器檢修期間,要對吹灰器槍頭的封焊進行金屬檢驗,防止封頭焊縫裂紋,導致吹灰蒸汽偏流或槍頭掉落。因機組停運檢修期間,吹灰器退出運行,槍頭恰好停留在穿墻套管內(nèi),很容易漏檢,必須要關注。

7結(jié)語

2017年中國神華集團公司電力管理部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,全年火力發(fā)電機組非計劃停運137次,其中因為鍋爐設備故障導致非計劃停運42次,占比30.6%,而鍋爐"四管"泄漏導致非計劃停機34次。2018年國家能源集團公司火電中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,全年火力發(fā)電機組非計劃停運185次,其中因為鍋爐設備故障導致非計劃停運89次,占比48.1%,而鍋爐"四管"泄漏導致非計劃停機53次。統(tǒng)計數(shù)據(jù)充分說明,預防鍋爐"四管"泄漏,開展鍋爐深度防磨防爆檢查工作尤為重要,已成為行業(yè)內(nèi)思索的不老話題。

本文改變常規(guī)文獻按照設備類型論述課題的方法,基于安慶電廠2×1000Mw超超臨界燃煤發(fā)電機組鍋爐多年來的實戰(zhàn)經(jīng)驗,數(shù)十次的檢修總結(jié),提出了鍋爐深度防磨防爆檢查的幾點措施,以饗同行,希望能為降低電廠鍋爐"四管"泄漏發(fā)生率提供有效參考。