超超临界锅炉高温受热面管氧化皮综合治理

超超临界锅炉高温受热面管氧化皮综合治理

作者：王力强

来源：《科技视界》2013年第24期

【摘 要】本文针对高温受热面氧化皮剥落的机理及剥落后进行氧化皮清理进行分析，并提出一些防止机组启动后再次发生连续爆管的方案、清理氧化皮过程中需要注意的事项，以及保证机组安全稳定运行的举措等。

【关键词】锅炉；后屏过热器；末级过热器；氧化皮剥落；清理；启动 0 前言

某发电公司1-4号锅炉是哈锅生产的660MW超超临界锅炉，投产运行一年后，后屏过热器、末级过热器便接连发生多起超温爆管事件，经检查分析直接原因是高温受热面管内壁氧化皮脱落，聚集在U型弯的底部，一旦氧化皮堵塞量达到管内径的1/3，且达到一定的长度，便极易引起氧化皮堵塞管子，导致超温爆管。

对于超超临界机组锅炉高温受热面管内壁氧化皮剥落后，产生很多危害如下：

1）高温受热面管内壁氧化皮剥落后，堵塞后屏过热器、末级过热器、高温再热器的U型管弯头部位，堵塞蒸汽流通，引起超温爆管。

2）超超临界机组启机过程中，后屏过热器、末级过热器脱落的氧化皮严重影响高旁门的严密性。

3）机组运行过程中，脱落的氧化皮容易堵塞主蒸汽、再热蒸汽管道疏水管路，甚至引起疏水阀门卡涩、关不严，造成阀门内漏，导致阀门后管道及弯头吹损，容易引起爆管，严重危及人身安全。

4）脱落的氧化皮碎片夹杂在蒸汽中会对高压主汽阀阀体密封面、阀杆、阀套等产生磨损现象，甚至造成主汽门卡涩。

5）氧化皮脱落产生的碎片会造成汽机喷嘴、叶片的侵蚀损坏，尤其对末级叶片产生危害更大；同时也严重影响水汽品质。

由此可见，高温受热面内壁氧化皮大量剥落会给发电机组安全经济稳定运行带来众多严重的不利影响，其中最需要解决的是氧化皮大量脱落导致的超温爆管问题，需要制定周密措施防止爆管发生。 1 设备概况

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1.1 锅炉主要运行参数 1.2 高温受热面系统概况 1.2.1 高温受热面材质分布情况

4×660MW超超临界机组锅炉高温受热面材质情况如下：分隔屏过热器（出口侧）主要材质为SA-213TP347H；后屏过热器入口侧主要材质为SA-213TP347H，出口侧主要材质为A-213S30432；末级过热器入口侧主要材质为SA-213TP347H，出口侧主要材质为A-213S30432，外圈管为A-213S30432及SA-213TP310HCbN；高温再热器入口段主要材质为SA-213TP347H，中间交叉段主要材质为A-213S30432，出口侧主要材质为SA-213TP310HCbN。以上管材均为奥氏体不锈钢。

1.2.2 高温受热面下部弯头布置情况

后屏过热器管圈下弯（共35屏、每屏19圈，计665个U型弯） 末级过热器底部下弯检查（共56屏、每屏15圈，计840个U型弯） 高温再热器入口段下弯检查（共70屏、每屏11圈，计770个U型弯） 高温再热器出口段下弯检查（共70屏、每屏11圈，计770个U型弯）

以上共计3045个U型弯，为此需对所有底部弯头6090个进行氧化皮检测，目前现场首先采用针对奥氏体不锈钢内壁氧化皮脱落进行专项电磁波检测，然后利用射线拍照抽检确认、最后割管进行清理工作。 1.2.3 节流孔布置情况

水系统节流孔布置在水冷壁底部集箱出口段，共448个，11种规格，节流孔尺寸在Φ7-15mm。

过热蒸汽系统节流孔布置按蒸汽流程分别布置在分隔屏过热器管屏入口、后屏过热器管屏入口、末级过热器管屏入口，具体如下：

①分隔屏过热器节流孔，共544个，6种规格，尺寸范围Φ11.2-17.6mm。 ②后屏过热器节流孔，共525个，5种规格，尺寸范围Φ8.8-13.7mm。 ③末级过热器节流孔，共728个，5种规格，尺寸范围Φ10-13.1mm。 2 1-4号机组氧化皮清理情况

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3 氧化皮治理采取措施 3.1 运行采取措施 3.1.1 吹灰优化

通过壁温分布分析，温度高区域主要集中在锅炉右侧，两侧的壁温偏差较大，严重影响主汽温度提高。

为此我们开展了吹灰优化工作，降低锅炉右侧后屏、末再受热面的吹灰频率，通过适当积灰，降低右侧受热面的换热效率，从而平衡左右两侧偏差。实际情况看，两侧最高点偏差从原来的50℃左右，降低到20℃之内。 3.1.2 燃烧优化调整

联系哈尔滨锅炉厂技术人员及日本三菱公司专家，通过AA风燃烧器反切和上下摆动角度调整，降低水平烟道两侧烟温偏差，提高主再热汽温10℃左右，取得良好的效果。 3.1.3 增加安装、优化受热面壁温测点，为运行人员燃烧调整提供依据。 3.2 锅炉高温受热面氧化皮检修措施 3.2.1 氧化皮检测

1）高温受热面下弯头检测

坚持逢停必检的原则，每次停炉后第三天开始，对后屏过热器、末级过热器、末级再热器出入口不锈钢管下弯头全部进行氧化皮专项检测，对氧化皮脱落堵塞超标的及时清理。清理完氧化皮焊接结束后，再进行一次下弯头氧化皮检测，防止坡口打磨对接时，拉动管排使附近管屏晃动，内壁氧化皮大面积脱落，堵塞管子，引起爆管。 2）集箱下节流孔检查

每次根据停炉时间长短，安排对后屏过、末级过入口节流孔异物堵塞射线检查。若停炉时间5-7天左右，也必须安排对后屏过入口节流孔左数第16屏—第21屏中间6屏进行射线抽检；对末级过入口节流孔中间易堵塞异物的第24屏—33屏进行射线抽检，这是检查重点部位。

3）集箱检查

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每次C级修以上，都要分别安排对分隔屏集箱、后屏集箱、末级过集箱出入口进行各手孔抽查，检查集箱内是否存有异物现象 加强对联箱及节流孔圈的检查及异物清理，有效避免剥落氧化皮堆积堵塞所造成的启炉后过热器过热爆管。 3.2.2 氧化皮清理技术措施

1）成立防磨防爆检查小组和检修人员对受热面进行全面检查，针对检查出的问题，检修处理后再进行验收复查。

2）对需要割管清理氧化皮的工作安排专人负责。 3）割卸旧管

按照换管的位置，将待更换的管子一一作出位置、尺寸标记，核查无误后，割下需更换的旧管（注意：拆除定位卡及梳形卡）；测量割下的旧管尺寸并记录，以备配管时参考，将旧管及时运出检修现场；用坡口机对管口进行坡口制做时，坡口形式一般为“V”型坡口，角度32±2°，钝边0.5～1.0mm，管口内外壁磨光10～15mm，露出金属光泽，管口偏斜值小于0.5mm；坡口制做完后，在坡口附近用记号笔进行编号，此编号应与割下的旧管编号一一对应。

4）新管检验

（1）按换管通知单的要求，领取规定材料和数量的新管。新管应查验出厂合格证、材质单，入厂检验合格证，新管领取后外观检查，新管内外壁表面无划痕、裂纹、锈垢及重皮等缺陷，管径偏差及椭圆度偏差小于公称外径的1%，壁厚偏差小于壁厚的±10%；将所领新管送金属组进行光谱检查合格后，方可使用；同时将新管出厂合格证、材质单、入厂检验合格证复印件放入检修记录。

（2）检查异种钢焊口外观成形及内壁有无气孔夹杂等现象，并对新短节焊口进行金属抽检。

5）焊接新管

（1）根据旧管尺寸测量记录，对新管进行配管下料及坡口制做，新管应保证2～3mm的对口间隙；坡口制做完成后，再进行编号，同前两次编号一一对应。

（2）焊工应由考试合格的人员担任；焊接所使用的焊条及焊丝应进行焊前的烘焙和打磨；焊条、焊丝出厂合格证、入厂检验报告，同时将复印件存入检修记录。 （3）焊接和热处理工艺及技术要求具体见金属焊接工艺卡。

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6）换管后检验

（1）对更换焊好的管子进行复检，并核对位置和尺寸，确定无漏换；检修负责人及焊工应对所换管子做好详细、真实、准确的记录，做到有据可查。 （2）复检合格后，通知金属组对焊缝进行探伤检验。

（3）将金属组反馈的探伤检验结果及时核实，对不合格的焊缝，工作人员及焊工应查明原因，进行有效的返修，返修后的焊缝要重新探伤检验。

（4）全部焊缝检验合格后，恢复定位卡及梳型卡（炉墙受热面恢复密封鳍片、保温和墙皮），损坏的应予以换新；恢复工作结束后，清理检修现场杂物，将行灯线、电源线、行灯变压器解除并收回。

（5）与施工无关物品不准带入炉内。

（6）进入炉人员及工器具必须履行出入登记制度。 （7）送饭不准送馒头、面包等面食且不得在检修现场用餐。 （8）现场使用电源线、电焊线悬挂并装好护套。

（9）如果管内残留金属刨花和其他的检修时留下的杂物而导致爆管，将对检修公司进行考核，并将该条款列入检修合同书内，促使检修公司加强自我监督。

（10）割管清理氧化皮期间设备部、监理、检修公司质检员要保证24小时有人在现场监督。

（11）如果检修施工人员违反上述相关条款视情节轻重给予300-500元罚款，情节特别严重者将清除出厂。

（12）焊口焊接必须认真填写焊接质量验评表、焊口记录表，焊接结束后进行工程竣工验收。

（13）进行多次电磁波检测和氧化皮清理，直至管内氧化皮不超标为止，同时对管子下弯处进行拍片抽查、确认。

进行每一道工序，如进行氧化皮清理、压缩空气吹扫、坡口修理、通球实验、塞漏斗形易溶纸、加装封堵等等，都有监理和点检员专人签字验收后，达到对口所有标准要求才允许把弯管运进炉内进行对口焊接，保证施工过程质量控制。

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4 结论

运行人员通过增加的壁温测点，监视受热面管子壁温变化，坚持受热面管壁温度调整主再热蒸汽温的原则，进行燃烧优化调整。

检修方面坚持逢停必检原则，按照流程严格做好氧化皮清理过程的质量控制，确保机组修后一次点火成功，长周期安全稳定运行。

通过上述措施的实施，机组检修检测锅炉氧化皮明显减少。

氧化皮治理工作是一个长期的工作，通过检修与运行密切配合，进行技术攻关研究，锅炉高温受热面氧化皮将得到有效控制。 [责任编辑：王静]