350MW机组因落焦砸伤水冷壁泄漏的防范及治理

350MW机组因落焦砸伤水冷壁泄漏的防范及治理

牛正

（南阳鸭河口发电有限责任公司河南南阳473000）

摘要：火力发电厂“四管”泄漏是影响发电机组安全稳定运行的主要危害之一，也是造成火电厂非计划停运的主要因素，虽然现代锅炉设备在设计、安装、运行控制等方面采取了很多预防措施，但是火力发电厂“四管”泄漏在电厂设备事故中所占比重高居不下。鸭河口电厂一类障碍中锅炉本体“四管”泄漏就占了很大比例，特别是水冷壁因落焦砸伤造成的泄漏，在治理中具有较典型的花小钱办大事的案例。本文作者从生产实际出发，根据本单位十多年来防磨防爆的实际工作经验，对解决锅炉的“四管”泄漏问题具有重要的参考价值，为电厂锅炉的安全、稳定运行提供了可靠的理论与实际依据。

关键词：落焦；水冷壁泄漏；防磨条

1．概述

南阳鸭河口发电有限责任公司（下简称鸭河电厂）一期工程装机2×350MW汽轮发电机组，分别于1998年5月和12月投入商业运行。锅炉采用法国STEIN公司技术，由西班牙Babcock制造。锅炉为亚临界参数，一次中间再热、控制循环、燃煤汽包炉，单炉体Π型，露天布置，直流缝隙式燃烧器布置在水冷壁双拱上，燃烧的火焰呈“W”型。

该机组运行近十年来稳定可靠，机组效率也达到了设计要求。但是自2001年以后，锅炉受热面发生泄漏较为突出。其中，由于煤种变化燃烧不稳，运行中结大焦，频繁落焦砸伤水冷壁造成泄漏停机。有关结焦问题与国内多家研究院、锅炉厂进行探讨，均没能得到合适的解决方案。

2．鸭河口电厂350MW锅炉设计特点

锅炉的燃烧器布置在炉本体的双拱上，其喷口向下，“W”火焰的燃烧中心就在煤粉喷嘴出口附近，煤粉喷出后受到回流高温烟气的加热，从而提高了火焰根部的温度，对着火有利。

拱形炉膛为煤粉着火创造了有利条件：拱下为煤粉着火区，炉膛拱部对煤粉起“屏蔽”作用，使煤粉气流不会受到炉内其它不正常烟气流动的冲击和影响。这有利于低挥发份煤的着火和稳定燃烧。

炉膛设计为双拱绝热炉膛，根据燃用煤种的特性在拱部和下炉膛四周合理敷设卫燃带，用来提高炉内火焰温度和煤粉着火稳定性。“W”形火焰在炉膛内的行程较长，即可以延长煤粉颗粒在炉内的停留时间，对提高低挥发分煤的燃烬率非常有利。

机组负荷变化时，炉膛下部火焰中心温度变化不大，因而负荷调节性能好，低负荷运行时可以不投油或少投油助燃。由于强化了稳燃条件，在燃用无烟煤或无烟煤与贫煤的混煤时，最低不投油稳燃负荷可达到40%～55%；与四角切圆燃烧方式相比，单个燃烧器的可调节性比较强，炉出口没有烟气的残余旋卷，炉水平烟道烟气流速与烟温偏差小、汽温偏差小。

3．鸭河电厂350MW机组锅炉水冷壁因落焦泄漏统计

截止2014底两台炉水冷壁总计泄漏19次：煤质原因8次（因落焦砸伤水冷壁4次），设计原因3次，安装质量2次，制造缺陷2次，运行操作原因2次，焊接质量2次。

4、落焦砸伤水冷壁泄漏原因分析

自投产至今，冷灰斗前、后侧水冷壁管道因落大焦，造成斗区域水冷壁管道经常被掉落下来的焦块磨损、砸伤严重，多次引起水冷壁管道泄漏爆管被迫停机,严重影响机组的安全稳定运行。长期落焦磨损使水冷壁壁厚减薄，被焦块直接击中而被砸破的机率增加。另外，频繁发生炉内掉焦块的冲击力将锅炉底部水冷壁砸得坑坑洼洼，特别是渣斗弯头受到撞击出现变形严重时，会导致炉底水封护板和浸水板的变形或脱落，造成锅炉底部漏风量增大，也影响锅炉稳定性运行。

案列1：2011年4月1日，运行监盘发现#1机组补水量明显增大，判断炉膛有泄漏，就地检查#1炉4楼西南角有异音。4月2日00：27#1机组打闸停机。本次事故发生直接原因为锅炉掉焦，造成冷灰斗后墙水冷壁（自左向右数）第20根管道泄漏所致。

案例2：2010年11月19日10时45分,#2炉后墙、左侧墙水冷壁冷灰斗处有异音，而且冒出蒸汽，水冷壁泄漏。停机进行抢修处理。在抢修时对该区域的水冷壁管道进行详细的检查。

发现问题1：进入炉内检查时，发现#1捞渣机上部水冷壁冷灰斗上堆积一块巨焦，体积约3m×2m×1.8m。

后墙水冷壁左向右第1根水冷壁管道下部弯头，向上约600mm被大焦块砸断160mm，发生泄漏；第2、3根水冷壁管道弯曲变形严重。

后墙水冷壁后部弯头向上约800mm处起，第1、2根刚性梁头（#12H型工字钢）扭曲变形，支撑角钢呈扭曲变形状；角钢与侧墙水冷壁管道的链接焊缝被撞击受力后撕裂，第3、4根刚性梁支撑角钢也存在局部变形。

综上所述的案例问题分析：煤质变化频繁，煤种偏离设计煤种后，将对燃烧有很大影响；特别是燃用灰熔点低、挥发分较高的煤种时，煤粉在下部炉膛燃烧着火点早，火焰相对密集，造成扩散性燃烧，下部炉膛容积热负荷较大，从而造成局部高温区壁面结焦。

焦块悬挂在燃烧器喷口区域，当达到一定重量时发生雪崩状塌落，击中水冷壁的某一点。在结焦部位不发生变化时，水冷壁的这一点长期受到落焦的冲击而发生壁厚磨损减薄。当出现硬而大的焦块塌落击中壁厚减薄的水冷壁时即发生爆管。

5、防范措施及改造治理

5.1加强入厂煤和入炉煤的质量控制，减少炉内结焦的可能性。因此，燃用设计煤种是防止炉膛结焦最重要的因素。

5.2运行中加强配风工况调整，调节三次风，使燃烧火焰不发生贴壁。调节拱上大二次风挡板开度使其提供充足的氧量保证煤粉的充分燃烧。合理调节一次风粉管风速，使火焰长度合适；控制氧量在4%-6%之间，严禁缺氧燃烧。加强燃烧调整，避免大起大落。严格控制升温升压速度，防止出现两侧烟气温度偏差。坚持锅炉定期吹灰工作，根据汽温变化、炉膛出口烟温及两侧烟温差变化可适当增加吹灰次数。

5.3在定期检修中加强管道表面检查，对磨损砸伤严重的部位及时更换，对冷灰斗下部水冷壁容易磨损砸伤部位进行防磨抗砸改造。更换全部弯头及磨损的水冷壁管后在其上部加装约2m长防磨钢筋，增强水冷壁耐磨抗砸性，但防磨条应采用分段焊接，每段长度为200mm，每两段之间留出5－10mm的膨胀间隙。增加的这些钢筋还有加强水冷壁刚性和防大焦块冲击的作用。在弯头上部全部焊接防磨抗砸条，从而提高其抗磨性和抗砸性。通过采取了以上措施，至今未发生因落焦砸伤水冷壁泄漏停机的事件，使用效果极好。

6、效益分析

水冷壁弯头防磨抗砸改造中将磨损严重的管道进行更换，并加装防磨条，避免水冷壁管道因磨损超标而引起的爆管停机，防磨抗砸防磨条总费用约10万元。每减少一次爆管停机，就为企业直接节约各种费用约135万元，从长远利益看，其经济安全性所创造的效益将非常显著。

5、结论

通过以上总结和分析，不仅需要加大设备的治理力度，全面摸清锅炉四管的运行状况，使之始终处于可控状态，而且还要强化管理，建立健全检修工艺规程和相关的规章制度，堵塞漏洞，并且有针对性的采取措施，杜绝人为责任的非停事故；保证发电厂的安全稳定运行，提高机组运行的可靠性和经济性。

防止"四管"爆漏是一项综合工程，主要还是应从运行、检修、技术改进等方面全方位加强监督、管理和检查、综合考虑。要定期对机组运行、检修中暴露出的问题开展专题分析活动，制定切实可行的目标、技术措施，超前谋划和防范。运行人员根据煤质变化及时调整燃烧，控制合理风速，控制管壁超温、加强设备运行监督和化学监督；检修人员提高检修质量和金属监督力度；防磨防爆工作小组坚持"逢停必检"方针，及时发现设备存在问题。

参考文献

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[2]程绍兵等《大容量锅炉高温受热面超温失效原因及对策》[J].广东电力,2004年1月.

[3]胡海蓉,王振雷.锅炉对流受热面磨损及防磨[J].锅炉制造,2008,(04).