摘要：本文重点阐述循环流化床锅炉从设计制造、安装调试、运行检修及技术改造全过程“三管”防磨防爆管控方法及措施，较为深入分析锅炉“三管”泄漏产生的原因及防范措施，为解决长期困扰火电发电厂锅炉“三管”泄漏问题提供一点有益的借鉴和参考。
关键词：火电厂；锅炉；三管；防磨防爆；长周期
循环流化床(CFB）锅炉具有燃料适应性广和污染物排放量低的特点，是公认的具有商业应用价值的洁净煤燃烧技术之一。锅炉是火力发电厂三大主机之一，我厂锅炉采用NG-300/13.7-M型杭州锅炉，高温高压，单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊结构，全钢架π型布置流化床锅炉炉, 半露天布置。据统计，火力发电厂机组“非停”事件50%以上为锅炉“三管”（省煤器管、水冷壁管、过热器管）泄漏所致，锅炉“三管”成为制约机组安全稳定运行的瓶颈，成为亟待解决的难题。本文重点阐述循环流化床锅炉从设计制造、安装调试、运行检修全过程“三管”防磨防爆管控方法及措施，着重强调“全寿命周期防磨防爆”概念。
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循环流化床锅炉布置示意图
1 从源头上控制，消除设计制造留下爆管隐患
部分锅炉由于选材不合理、设计不合理、不完善等原因留下诸多爆管隐患，导致投产后频繁发生“三管”泄漏，被迫进行升级改造，严重影响机组安全经济运行。
1.1选用低床压运行，有效延长机组运行周期。
循环流化床锅炉受热面的传热方式主要以颗粒和气体的对热换热为主，炉内温度一般维持在850-92℃，远远低于煤粉炉的炉膛温度，辐射换热占比较小。通过从设计源头上选用低床压循环流化床，使用低床压运行，有效降低炉膛内床料厚度，减少二次风阻力，小幅度降低二次风机电耗，提升二次风穿透力，提高燃烧效率和出力，降低飞灰含碳量，减少水冷壁受热面磨损。同时，低床压运行有效减少炉内循环物料，防止锅炉流化恶化，减少局部部位吹穿，极大程度减轻炉内浇注料及受热面磨损，延长机组运行周期。
1.2严格遵循技术监督导则，做好锅炉受热面金属技术监督
认真执行金属技术监督及公司金属管理工作相关制度，严把锅炉受热面管材、焊材入口关，对新管材进行全面的复检并采取清理、酸洗等措施，做好焊接材料存放，焊接设备检验，焊接人员资格审核，焊接工艺制定审核，焊接过程把控，焊接成品无损监测等环节。日常检修作业中严格执行标准作业执行卡，做好受热面洁净化施工监督。
1.3 炉外小管道及支吊架优化设计
按设计惯例，对于直径在76 mm及以下的管道，锅炉厂及设计院均不提供施工布置图，而施工单位也不进行系统的二次设计，管道的安装位置只能根据现场的实际条件确定。按照这种条件进行的施工，可能会产生2个方面的缺陷：一是管道支吊架配置和型式选择不合理，或者直管段过长，造成管子受热时膨胀受阻，导致焊缝产生应力裂纹；二是弯头过多，管路过长，流动阻力大，管内介质温降过大，不同温度的介质汇合后容易造成高温主管或设备产生热疲劳裂纹。另外，在设计疏水、排污等管道时，阀门后的管道材料按降温降压考虑，造成阀门前、后管段的材质不一致，满足不了热态启动及事故发生时的使用要求。
锅炉炉外小管道爆破杀伤力很大，后果难以控制，一旦发生往往对现场人员的生命安全构成巨大的威胁，必须引起高度重视。必须严格按DL647-2004规程的规定要求，把炉外小管道与相应等级的母管、阀门前与阀门后的管子同等对待。施工单位出具的二次设计施工图，必须经锅炉厂、设计院、建设单位有关技术人员审核，同时调研借鉴同类型机组设计优化及投产后技术改造经验，对炉外小管道进行优化设计。
支吊架选择对锅炉炉外管道安全运行与否至关重要，建议委托专业电科院对锅炉厂、设计院及施工单位选择的支吊架设计和选型进行校核，同时可委托专业人员到支吊架厂家进行监造，特别是用于给水管道、主蒸汽管道等支吊架制造及组装过程进行现场检查，防止出现个别支吊架因选型失误，导致出现过载或失载情况导致锅炉炉外管道焊口承受额外应力发生泄漏。
1.4耐磨浇注料的施工管理优化。
在锅炉的使用过程中需要对锅炉进行频繁的启停，如果在使用过程中不按时对锅炉进行养护或者在正式启动锅炉之前不对锅炉进行烘炉，这些情况都很容易导致流化床锅炉内部的建筑材料出现脱落。针对此种情况，在锅炉的安装过程中，严格按照施工图纸中的物料比例图纸进行配置，并进行相应的实验，准确掌握耐磨浇筑材料的搅拌时间以及材料的凝固时间，保证整个工程的施工质量。
浇筑是整个锅炉安装和修理的关键，在施工之前，根据具体的施工位置制作模板，在实际的施工过程中使用木板作为模板，施工过后可以不用拆卸，对整个耐磨浇筑料的养护也有很大帮助。在浇筑时通过使用整体浇筑的方法，具体施工时应该按照规范预留出膨胀缝，此措施能够防止锅炉在运行的时候受热，使浇筑材料发生膨胀，从而发生分层脱落。在检修的过程中，将旧料清理干净，在进行集箱浇筑的时候，事先进行补焊抓钉，值得注意的是在高温区域内的抓钉要用耐热钢材质。施工的过程中，因为一部分钢钉在拆除时已经发生了脱离的现象，抓钉的数目会有所减少，耐磨材料在抓钉数目较少的部位进行浇筑的时候，容易在此部位因为强度的不够发生脱落，造成管子的局部发生磨损。
浇注料完毕后，对浇注料进行低温和高温两个阶段烘炉，确保烘炉质量，保证耐火耐磨内衬正常使用寿命和CFB锅炉运行可靠性。烘炉过程中严格遵循耐火耐磨内衬材料水分缓慢均匀析出规律，控制干燥温度和温升速率，促使不同形态水分的顺利析出，做到温度可控。将热烟气分多点通入炉内需烘干的部位，彻底消除回料系统的分离器及其进、出口，回料器的竖管、斜腿等部位在传统烘炉方法中形成的烘炉 “死角”，使炉墙吸热和受热均匀，使得耐火耐磨内衬缓慢和均匀地可控加热在进行。点火时，应该注意控制点火的温度以及点火的时间。在锅炉的实际运行中应该保证锅炉的运行温度，防止锅炉的运行温度过高，影响锅炉的使用寿命。保证锅炉的各项负荷稳定，稳定的负荷能够减少风量的调整，保证锅炉的各项参数稳定，从而保证锅炉的稳定、连续运行，这样可以减少风帽的磨损。
2 全过程管控，消除安装调试留下爆管隐患
锅炉“三管”安装阶段的宏观检查、管子通球试验、焊材管理、焊接热处理及无损检测质量监督等工作是确保安装质量重要措施。大多数电厂在基建时委托电科院及特检院技术人员进行现场监检，发现大量问题、消除诸多爆管隐患，在此不再赘述，重点针对安装调试过程容易被人忽略细节进行阐述。
2.1 膜式壁（水冷壁、包墙）安装质量细节质量管控
据统计，锅炉“三管”泄漏中有超过50%是膜式壁（水冷壁、包墙）泄漏所导致。膜式壁（水冷壁、包墙、水冷壁顶棚过热器）的鳍片由于焊接工作量大，部分施工单位为节约人工成本往往使用普通焊工、甚至由钳工焊接；在管子安装对口过程中，经常需要采用火焊切割鳍片，在此期间往往容易割伤管子，一旦未进行打磨补焊或换管，就容易下爆管隐患。因此需要制定专项措施予以管控，消除爆管隐患。
2.1.1 膜式壁（水冷壁、包墙）鳍片焊接管理要求
施工前必须编制膜式壁（水冷壁、包墙）鳍片焊接作业指导书，并进行交底。施工单位必须建立翔实的焊工资质台账，焊接人员必须持有相应焊工资格证书；现场人员必须将焊接上岗作业卡随身携带，安排专人进行巡查，一旦发现焊接人员资质不符要求，立即勒令停止作业、人员退场，并进行考核。安排专人对现场鳍片切割情况进行检查，建立专门检查台账，发现割伤超过壁厚30%，必须进行换管处理；其余缺陷进行打磨补焊处理。
2.1.2 膜式壁（水冷壁、包墙）鳍片焊接工艺要求
锅炉所有膜式壁（包括水冷壁、包墙）必须双面坡口、双面焊接；管子与鳍片终止部位焊接必须进行绕焊，鳍片的末端必须采用R5的圆滑过渡，不得采用火焊施工，必须采用机械打磨方式。鳍片的焊缝边缘应圆滑过渡到母材，焊缝外观要求符合DL/T869-2004中Ⅰ类焊缝的要求。鳍片焊接要分段调整，控制好间隙，采用间隔点焊定位，分散交叉施焊密封，以防止焊接变形、拉裂和尺寸收缩，防止应力集中。
2.1.3膜式壁（水冷壁、包墙）管子及鳍片检查验收
膜式壁（水冷壁、包墙）为便于吊装，在管子上焊接许多临时铁件，这些铁件在割除时务必安排专人检查，发现割伤管子及时处理（割伤超过壁厚30%，必须进行换管处理）。在锅炉水压前利用满膛架（或搭设炉内升降平台）对水冷壁、包墙、顶棚过热器鳍片焊接质量进行全面细致检查，重点检查鳍片是否按要求进行双面焊接、漏焊、表 面质量（包括表面不允许有深度大于1mm的凹槽，且不允许低于母材；裂纹、气孔、咬边深度≯0.5mm），发现超标缺陷及时处理；在水压试验期间重点对膜式壁（水冷壁、包墙、顶棚过热器）鳍片进行检查，确保“零隐患”移交生产。
2.2 锅炉吹管管理及工艺控制
循环流化床锅炉可采用降压吹管与稳压吹管相结合方法，既保证受热面吹管的清洁度，又能节约吹管除盐水耗量。除了严格执行《锅炉吹管调试措施》有关要求外，需重点关注以下细节要求。
2.2.1 支吊架检查验收
吹管前需委托专业电科院对锅炉包括吹管临时系统支吊架进行冷态验收，核对各个刚性吊架和滑动支架的受力和荷载情况；保证各个吊架受力和荷载均匀充分，不得出现是过载、失载现象（支吊架固定插销必须全部拆除）。同时检查管系的挠度，管系的挠度必须在规定范围内，超出范围内必须对支吊架进行调整。吹管期间对支吊架热态运行情况进行检查，一旦发现异常及时处理，必要时需中断吹管。
2.2.2 吹管水质控制标准
吹管阶段由于系统不完善或建设工期等因素，对锅炉水质相对不够严格，有时甚至低于调试标准，这将给机组投产埋下隐患，导致汽水系统结垢量超标、被迫提前进行酸洗。因此，从锅炉点火开始，必须严格按照生产期标准控制水质：控制除氧器出口、省煤器入口水质Fe＜80μg/L。
2.2.3 吹管水质控制标准及吹管后的割管检查清理
锅炉为减小受热面管屏之间偏差，在联箱接管座设置有不同尺寸的节流圈，这些部位由于尺寸较小，施工过程及联箱加工制造过程中遗留杂物容易卡在该部位，导致管子过热爆管。吹管前可调研同类型割管检查方案及范围，重点检查接管座有设置节流孔的集箱和汽水循环阻力较大的受热面管子。总体原则：设置节流孔的集箱必须检查手孔100%割开检查，内窥镜检查清理后，进行隐蔽验收签证。机组第一次检修期间建议对冲管割管后检查部位进行复查，确保不留死角。
2.3 吹灰器安装质量的验收
锅炉在安装期间必须核对吹灰器安装喷嘴中心距炉墙中心间距是否符合图纸要求，发现不符，及时调整吹灰喷嘴行程及角度；竖井烟道长吹通道的受热面必须安装防磨瓦（根据烟温选择防磨瓦材质，）防止对受热面造成吹损。
3 全寿命周期监督检验，确保生产期锅炉长周期运行
生产期必须建立健全防磨防爆管理制度，落实责任，建立常态机制；应明确锅炉防磨防爆小组的组织机构和成员、防磨防爆的技术管理、检查程序和内容、责任分工和工作目标以及奖惩激励办法等。提前制定《锅炉防磨防爆检查方案》，坚持“逢停必查”原则，严格执行“三级”检查验收制度。大小修全面查、临检或抢修重点查；由检修班组或承包方进行首检，再由防磨防爆小组成员全面检查，最后由防磨小组组长会同指定专人进行抽查验收，达到全面覆盖不漏项，对查出的问题认真分析原因、落实责任，实施考核。为防止出现相互依赖的现象，上一级查到的问题，下一级要受到考核；真正做到“分工明确，责任到人，检查到位”。充分发挥技术监督体系作用，监督体系应包含锅炉、金属、化学、热控、焊接等专业，每季度组织相关专业人员锅炉防磨防爆专题会，有针对性地进行工作部署和工作总结；每年年终，组织召开锅炉防磨防爆专题工作会议，分析和总结年度工作及完成情况总结评价，并确定下一年的改进计划方案。
4 机组检修中防磨防爆检查
机组检修前做好同类型机组经验、教训借鉴工作，重视同类型机组事故通报、非停借鉴学习，经常利用调研机会或电话沟通方式学习借鉴兄弟电厂先进的防磨防爆管理经验。结合25项反措、金属技术监督相关要求，重点做好锅炉防磨防爆及金属技术监督工作。
通过对锅炉重要的受压部件防磨防爆检查，有效降低爆管泄露频率，以及对耐火材料的防磨处理，有效降低磨损速率，实现长周期运行。对于锅炉水冷壁管向火面磨损、过渡区及炉膛四角、门孔区域处进行重点检查，对于水冷屏受热面、屏过受热面、给煤口、返料口、分离器进出口风道、点火风道等浇注料易脱落磨损区域进行设计优化、合理选择防磨措施加以避免。同时对于炉膛风帽、返料器风帽例行检查，即使在启动运行中还应进行检查，该处检查门在必要的启动检查结束后，并进行有效封堵，预防运行过程中漏灰。检修过程中，保证旋风分离器的牢固性以及严密性，在实际的修理过程中可以采用焊接耐火钢筋网做骨架的方法，解决分离器漏风的处理方法在于分离器外护板焊缝严密及炉墙砌筑砖缝不透风。使用这种方法能够使浇注料牢固度增加，不容易出现滑落的现象，若旋风分离器的内部是采用的耐磨耐火砖的施工工艺时，那么此时应该使用耐火胶进行砌筑，在施工的过程中应该严格的控制灰缝，保证维修的工序符合规范的需求。同时后期针对性对锅炉受热面进行金属喷砂喷涂处理，有效提高锅炉受热面使用寿命。
5 做好支吊架、吹灰器等锅炉附属设备监督管理
锅炉支吊架运行异常、失载或过载，严重的会造成汽水管道下沉、管道泄漏，特别是近年来机炉外管爆破呈现频繁发生态势，严重威胁人身和设备的安全。提前将汽水管道、给水管道支吊架的检查列入定期工作，及时发现基建期管子脱扣、失载等问题，解决并处理部分恒力支吊架因设计问题造成受力异常、卡死问题。
吹灰器运行异常，轻则影响锅炉吹灰效果和热效率，重则造成受热面吹损、泄漏，严重威胁锅炉的安全运行。针对吹灰器建立和完善相关设备管理制度，规范日常跟踪吹灰检查流程及事故抢险流程，并实施了定期测量吹灰器提升阀内漏检查制度、重要吹灰器吹灰压力定期检查制度，避免因吹灰压力过高或因疏水不畅蒸汽带水吹伤受热面。
6 结束语
防磨防爆工作是电厂里一项常规工作，也是保证长周期安全稳定运行必不可少的重点工作。对于锅炉防磨防爆，没有捷径可走，只有抓好防磨防爆工作，专业人员不怕苦脏累，保持负责人的检查态度，认真给锅炉看病把脉，分析病因，对症下药，才能保证锅炉健康长久。本文结合自己检修工作经验抛砖引玉，希望能为从事锅炉防磨防爆各级管理人员、技术人员提供一点有益借鉴和参考。
参考文献:
[1] 谢建文、国华电力锅炉防磨防爆管理手册、国华电力研究院，2016年。
[2] 黄中、循环流化床锅炉优化改造技术、中国电力出版社，2019年。
[3] 李金国、循环流化床锅炉四管防磨防爆研究 [J]水能经济、2015年。
作者简介：
[1]廖清财、男、1991年05月12日、福建省福能晋南热电有限公司、锅炉点检工程师、本科、从事电厂锅炉点检工作。
论文作者:廖清财
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：锅炉论文; 吊架论文; 吹管论文; 水冷论文; 流化床论文; 管道论文; 过程中论文; 《电力设备》2019年第22期论文;