某1000MW机组锅炉高温再热器泄漏的诊断分析

党龙+瞿丽莉+赵广勋

摘 要：某1000MW级火力发电厂高温再热器发生泄漏，通过现场外观查看，历史壁温查看，异物排查，取样检验等形式，分析判断此次泄漏原因为由于爆管管段管圈存在异物或氧化皮堆积，造成管圈蒸汽流量低，管子长时过热爆管，针对原因给出了预防建议。

关键词：1000MW机组；高温再热器；泄漏；诊断分析；建议

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.189

0 前言

四管泄漏事故是影响火电机组安全经济可靠运行重要原因，国内近20年4万次锅炉炉管破坏事故中，造成电厂事故停机的有86.7%[1]。对泄漏原因的分析诊断，并根据诊断结果采取有效整改措施，对于火电机组锅炉的可靠性运行有重要意义。对于四管泄漏案例的介绍，可以让同行业借鉴，指导事故分析和生产运行。文章以某电厂高温再热器泄漏为例，介绍了此类事件分析的思路，以期为同类型机组提供借鉴。

1 系统及事件简介

某电厂机组容量为1000MW，锅炉高效超超临界参数变压直流锅炉。高温再热器共74屏，每屏16管圈，管屏呈U型，外3圈为HR3C材料，其余入口管段材质为TP347HFG，出口段材质为SUP304H。高再入口集箱除外1圈外均设置节流孔，节流孔共3种规格，由炉前向炉后直径分别为32mm、27mm、32mm，外数第13根入口节流孔直径为27mm。

事件发生前，机组负荷913MW，主汽压力24.6MPa，给水流量2572t/h，参数无异常波动，水平烟道区域四管泄漏检测装置报警。经现场检查确认标高60.5米水平烟道区域声音异常，判断高再受热面泄漏。

2 现场检查情况

停炉检查发现高再左数第40屏外数第13根管圈（简称40-13，以下类同）在高再出口距顶棚约1.2m处（SUPER304H φ50.8×3.5）发生爆管，爆口长度约300mm（爆口形貌照片见图1）。爆口处管段发生严重变形，爆口处管子壁厚减薄不明显，爆口边缘存在沿管子轴向的氧化皮开裂，爆口附近管径胀粗。爆管附近处管径53.1mm（原始外径50.8mm），管径胀粗量为4.52%。距离爆口1m处的管径52mm，管径胀粗量为2.4%（标准值小于4.5%），初步判断爆管原因为长期超温爆管。

3 壁温情况

高再壁温报警值为630℃，查阅1号炉高再第40屏壁温数据，发现：高再壁温分布曲线有较典型的规律性，以中间37屏为界限，两端温度低，中间温度较高的M型曲线，第18屏及第57屏温度达到峰值。第37屏至40屏壁温较低。

查阅高再左数第40屏两年时间内壁温曲线，壁温测点测点均未超过620℃，第40屏壁温曲线见图2。

4 异物排查情况

（1）高再第40屏入口小集箱异物排查情况：自高再40-13和40-12入口管对入口联箱进行了内窥镜检查，未发现异物。

（2）40-13爆口管检查情况：将高再40-13爆口管整圈割下，检查管内及弯头处，未发现异物。

（3）高再联箱历次异物检查情况，均无发现。

5 取样检验情况

将高再40-13爆口部位管段及入口TP347HFG+SUPER304H焊口上下各500mm、大包内T92管段；左数第40屏外数第12管圈出口管段相应位置共8个样品进行检验，结果显示：40-13管圈的爆管原因为长时过热[2-4]。具体检验情况如下：

（1）对泄漏管段进行光谱分析，合金元素成分符合设计要求。

（2）高再40-13炉内奥氏体不锈钢管（包括爆口）金相组织发生老化，有σ相析出，爆口部位老化相对严重。

（3）高再40-13爆口上部管段抗拉强度明显低于其它管段。

6 氧化皮检测情况

对高再所有管屏前后弯头进行了氧化皮检测，并对检测值最大的4根管子割管验证，前弯头氧化皮堆积重量18-10为31.15g、48-5为15.3g、10-10为21.23g、45-4为13.14g，管内堆积量均未超过管径的1/3，堆积量未超过标准要求。

为验证高再出口管蠕胀测量值，对蠕胀量较大的23-12（管子直径51.2mm）、23-9（管子直径51.2mm）管排弯头进行了割管检查，管内堆积量均未超过管径的1/3。

高再氧化皮历次检测均未发现40-13管圈弯头存在氧化皮堆积现象，该管圈未进行过氧化皮清理工作。

7 其他方面情况

（1）高再管排出口蠕胀测量情况。对高再出口左数22至58管排全面外观检查并测量蠕胀，除40-13管圈爆口附近外，其余管子未发现明显胀粗现象，均低于胀粗率4.5%的标准要求。

（2）泄漏管圈大包内出口段蠕胀测量情况。对40-13管圈出口异种钢接头进行检查，SUPER304H侧直径为50.9mm（原始直径尺寸为50.8mm），未发生明显蠕脹现象。T92侧管子直径为51.9mm（原始直径尺寸为50.8mm），存在明显的蠕胀现象，管径胀粗率为2.17%（标准规定小于1.2%）。

（3）近期锅炉启停情况[1]。锅炉最近一次停炉闷炉时间符合要求。最近一次启机时升温速率符合厂家要求。

8 结论

综合以上各项检查、检验结果，排除了管材质量因素，泄漏原因确定为长时过热爆管。

分析过热爆管有两种可能，分别为烟气侧温度偏高或蒸汽侧流量偏低导致，因胀粗及爆管仅发生在高再40-13管上，其它管未发现过热及超温现象，排除了烟温高及设计因素造成的爆管，确定爆管是因蒸汽侧流量低导致。

导致蒸汽侧流量低的可能原因有：氧化皮堵塞或异物堵塞。

（1）异物堵塞：对高再40-13爆口管及入口联箱用内窥镜进行了检查，未发现异物；炉内管系在割管后检查亦未发现异物，但因爆口较大，若管内有异物不排除被蒸汽吹走的可能性。

（2）氧化皮堵塞：6个月前小修氧化皮检测时，发现283只弯头氧化皮堆积超标，和爆口管（40-13）相邻的40-12、40-10、40-16均存在氧化皮堆积超标现象。发生爆管的40-13管圈在历次氧化皮检查中均未有氧化皮堆积现象的记录，未进行过割管清理氧化皮工作，分析该管圈在泄漏之前可能发生了氧化皮堆积，但未完全堵塞管圈，从而导致管系长时过热。

综上所述推断分析认为，本次爆管原因是由于40-13管圈存在异物或氧化皮堆积，造成管圈蒸汽流量低，管子长时过热爆管。

建议：

（1）更换炉内高温再热器40-13整个管圈，材质全部使用SUPER304H材质[5]，严格焊接工艺。

（2）提高氧化皮检测频次，每次停机，在时间允许的情况下，高再、高过均应进行全面的氧化皮检测，发现氧化皮沉积量超标，及时加以清除。

（3）机组检修时，对高再、高过管分段进行全面蠕胀测量，发现异常及时分析处理。

参考文献：

[1]杨红权.600MW超临界机组锅炉高温受热面氧化皮集中剥落原因分析及防治措施[J].神华科技，2009，7（03）：31-33，39.

[2]李戈，陈鹏磊，张林.600MW超临界机组TP347H奥氏体不锈钢高温再热器管爆管失效分析[J].发电与空调，2016，37（168）：1-8.

[3]申雷.高温再热器SA-213TP347H钢管破裂分析[J].科技风，2012（12）：78-79.

[4]赵勇，杨兵.TP347H奥氏体不锈钢高温过热器管的短时爆管分析[A].电力行业电力锅炉压力容器安全监督管理委员会.超（超）临界锅炉用钢及焊接技术协作网第三次论坛大会论文集[C].天津，2009：556-559.

[5]焦书震，艾增栋.高温再热器频繁泄漏原因与改造对策[J].电力安全技术，2003，5（06）：32-33.

作者简介：党龙（1976-），男，陕西澄城人，工程硕士，高级工程师，主要研究方向：大型火电机组生产管理研究。endprint