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2023 年 6 月提高锅炉水冷壁可靠性的方法探索杨兴（贵州兴义电力发展有限公司，贵州 兴义 562400）【摘要】锅炉水冷壁是锅炉的蒸发受热设备袁水冷壁出现问题是导致超临界锅炉非停的主要原因袁水冷壁的可靠性将直接影响锅炉乃至整个机组的运行稳定性遥总结历次锅炉水冷壁泄漏事故情况袁深入分析锅炉水冷壁泄漏的主要部位尧泄漏原因等方面袁得出制约锅炉水冷壁可靠性的主要原因遥在此基础上袁提出针对拉裂和进异物情况的锅炉水冷壁质量管控处理方法袁并对其薄弱部位进行改造袁加强对换管过程的管控遥 2022 年4 月袁兴义电厂#1 机组超临界锅炉在检修的过程中水压试验及机组启动一次成功袁且运行近一年未发生水冷壁泄漏事件袁锅炉水冷壁的可靠性得到有效保证遥【关键词】稳定性曰水冷壁曰改造曰换管【中图分类号】TK229【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）06-0106-031 锅炉水冷壁结构概述兴义电厂一期 2伊600 MW 机组超临界锅炉整个炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，由下部炉膛水冷壁和上部炉膛水冷壁构成。下部炉膛水冷壁全部采用普通内螺纹管和优化内螺纹管，由 1 854 根水冷壁管组成 34 个回路。上部炉膛水冷壁均采用光管膜式水冷壁，由 1 830 根水冷壁管组成 18 个回路，水循环系统采用集中供水，以及分散引入、引出的方式。上部炉膛深度为 9 350 mm，下部炉膛深度为 16 550 mm，炉膛宽度为 31 813 mm，总高 54 126 mm。下部炉膛前后墙冷灰斗处水冷壁管规格为准30 mm伊5.8 mm，其他部位水冷壁管规格为 准30 mm伊5.4 mm；上部炉膛水冷壁管规格为 准28 mm伊5.4 mm。前后水冷壁的两边各分布 65 根水冷壁管，节距为41 mm，通过将节距更换为 68.35 mm，形成炉膛切角结构的翼墙水冷壁；中间水冷壁管节距为 45 mm；侧墙水冷壁管规格为 准30 mm伊5.8 mm，节距为 45 mm，下部炉膛水冷壁管材质为 SA谣213T12。水冷壁管节距为 45 mm 处的扁钢规格为厚 8 mm、宽 15 mm；节距为 41 mm 处的扁钢规格为厚 8 mm、宽 11 mm；节距为 68.35 mm 处的扁钢规格为厚 8 mm、宽 38.35 m。扁钢材料为 15CrMo。2 制约锅炉水冷壁可靠性的原因锅炉下部炉膛水冷壁采用美国 ASME 标准生产的优化内螺纹管，规格为 准30 mm伊5.8 mm 及 准30 mm伊5.4 mm，通常壁厚达到 6.5 mm，具有管径小、壁厚大、阻力大的特点。在历次检修中，由于没有成套的管理标准，管内多次进入保温、铁屑、焦块、氧化铁、焊瘤等杂物，运行操作时温度控制不当导致超温，造成锅炉水冷壁超温爆管1。3 质量管控处理方法总结以往水冷壁泄漏事故得出，水冷壁泄漏主要是由拉裂或者进异物导致超温而引起的。本文针对拉裂和进异物情况具体分析锅炉水冷壁的质量管控处理方法。3.1 针对拉裂情况的质量管控处理方法兴义电厂#1、#2 机组超临界锅炉自投入运行以来，锅炉总体情况良好，设备健康水平逐年提高，安全形势逐步平稳。但由于运行时间延长及入厂煤质发生较大变化（硫含量由设计值 2.6%增长至 5.0%以上），炉膛卫燃带脱落，翼墙水冷壁扁钢存在碳化及拉裂的现象，影响锅炉的安全运行。结合兴义电厂翼墙水冷壁扁钢碳化及拉裂的实际情况，经分析，拟将翼墙水冷壁管规格由 准30 mm伊5.4 mm 更换为 准38 mm伊9.0 mm，扁钢宽度相应由38.35 mm 减小为 30.35 mm。3.1.1 变径管对接方案拟采用变径管对接方案对翼墙进行变径管改造，会导致两种水冷壁管拼接处的外径相差较大，内径几乎相等。水冷壁管采用优化内螺纹管，材质为SA谣213T12。内螺纹管流通内径 D1=20 mm。水冷壁管拼接处焊接形式如图 1 所示。3.1.2 翼墙水冷壁改造方案翼墙分为上下两部分，翼墙上半部分暂不更换，翼墙下半部分更换如图 2 所示。前翼墙左右两侧更换，后翼墙左右两侧暂不更换。电力信息1062023 年 6 月针对翼墙下半部分易发生拉裂的部位，将翼墙下标高 EL19 378 mm 和 EL16 845 mm 至翼墙上标高EL26 952 mm 和 EL27 874 mm 范围内的 准30 mm伊5.4 mm 优化内螺纹管（SA谣213T12）更换为 准38 mm伊9.0 mm 优化内螺纹管（SA谣213T12）。水冷壁管节距为68.35 mm，保持不变。鳍片扁钢规格由厚 8 mm、宽38.35 mm 减小为厚 8 mm、宽 30.35 mm，可大幅减少鳍片热影响区，提高同等工况下鳍片的抗拉强度。对翼墙进行变径管改造可在一定程度上改善翼墙水冷壁扁钢碳化及拉裂的现象，降低翼墙拉裂的频率，减少维护工作量。但这仅从表象上缓解问题，从锅炉安全运行角度考虑，需要从根本上改善入炉煤质，降低煤中硫含量，从而减轻水冷壁高温腐蚀，改善水冷壁卫燃带脱落现象。若电厂无法改变燃用高硫煤的现状，则应着力解决卫燃带脱落问题，例如，先在卫燃带区域的水冷壁管及销钉上涂覆防蚀涂料，再敷设卫燃带，提高卫燃带敷设质量。在此基础上，对翼墙进行变径管改造，消除翼墙水冷壁拉裂现象2。3.1.3 侧墙改造方案左右侧墙最外侧的 3 根管与风箱密封有关，因此不考虑更换，更换中间的 203 根管，标高为EL19 00029 700 mm，因此整体膜片高度初步定为10 700 mm。左右侧墙分别由 209 根水冷壁管组成宽度为 9 350 mm 的膜片，将膜片分成 5 个单片来组合，便于膜片的就位与安装。原现场焊缝位置标高 EL20 800 mm 和 EL33 612 mm，本次换管改造标高为 EL19 000 mm29 700 mm，从结构上避开上下两处焊口，因此不必考虑与原现场焊缝重叠的问题。考虑到实际施工需求，暂定联系厂家在制造时将管排分割成长度约 5 m 的管排，两端焊口现场实施焊接。左右侧墙换管区域穿过 5 层刚性梁，其标高分别为 EL20 015 mm、EL22 325 mm、EL23 265 mm、EL24 635 mm、EL26 600 mm、EL28 510 mm。3.1.4 浇注料和横销改造后的侧墙和翼墙水冷壁按照原设计继续采用横销固定浇筑料的方式，横销采用 准9.5 mm伊25 mm 和 准9.5 mm伊35 mm 两种规格，与原锅炉横销焊接形式和横销焊接密度保持一致，横销材质选用 12Cr1MoV。3.2 针对进异物情况的质量管控处理方法以往相关专业人员采取的质量管控方法如下。（1）施工人员割管只能使用切管机，禁止使用火焊割管。（2）割管后施工人员在质检人员的监督下立即用纸团封堵下管口。（3）打磨坡口及内外管壁除锈后，施工人员在质检人员的监督下掏出第一次封堵纸团。（4）质检人员用内窥镜检查确认下管口无杂物后，监督施工人员用水溶纸封堵管口。（5）质检人员监督施工人员配管及固定焊接换管上、下端焊口。在以往的质量管控工作中，质检人员用内窥镜检查确认下管口时，内窥镜探头长度只有 10 m，异物距离管口超过 10 m 就是质量管控盲区。即使用足够长的钢丝绳插入管道检查，遇到弯头以后也仍然处于质量管控盲区，对质量管控盲区是否有异物堵塞的检测缺乏有效的手段3。为了使质量管控监督到位、不留漏洞，做到质量绝对可控，相关专业人员通过彻底梳理排查从割管到探伤的施工工序、仔细查找防控管理漏洞，听取施工人员建议，增加管道疏通工序，总结摸索出一套全面、不留死角的质量管控处理方法，具体情况如下。图 2 翼墙下半部分更换渊单位院mm冤准3830.35（原 38.35）准387.868.35图 1 水冷壁管拼接处焊接形式准30 mm伊5.4 mm优化内螺纹管（SA谣213T12）D1=20 mmB&WB18012（A1）准38 mm伊9.0 mm优化内螺纹管（SA谣213T12）电力信息1072023 年 6 月3.2.1 准备工作（1）按照割管、封堵、打磨坡口、清理异物、管道疏通塞纸、对口焊接流道工序，制作跟踪管控表格，并在表格中注明工作要求，在相应工序旁边留出签名位置。（2）设置一根能够插入换管下口的橡胶水管，同时设置一根能够从换管下口插入水冷壁下集箱的准10 mm 钢丝绳，钢丝绳两端做好包扎，预防散股。（3）质检人员至少两人，每人配置手电筒一把、记号笔一支、对讲机一部。（4）割开换管对应的下集箱手孔封头。3.2.2 工作步骤（1）质检人员根据给定的换管记录或换管任务单，在换管位置对应的水冷壁管上标记好切口位置线，并对更换管段进行逐一编号，最后将编号登记到预先准备好的表格上。（2）质检人员监督施工人员使用切管机切管（质检人员签字），先切下口，切完及时封堵后（质检人员签字），再切上口。（3）割除换管区域密封鳍片，移出更换管屏。（4）质检人员监督施工人员打磨坡口（打磨前封堵纸团存在、打磨中纸团不着火、打磨后纸团未掉入管道，质检人员签字）。（5）质检人员监督施工人员轻轻掏出纸团，确认纸团上坡口铁屑未掉入管内（质检人员签字）。（6）疏通管道。换管下口位置及对应下集箱手孔封头各站一人，换管下口位置质检人员监督施工人员将钢丝绳插入管孔，通知对应下集箱手孔处质检人员注意观察，等到对应下集箱手孔处质检人员看到钢丝绳，则通知施工人员抽出钢丝绳并塞入水溶纸（质检人员在防控卡对应位置签字）。（7）质检人员监督施工人员对管（对管间隙为2.5耀4.5 mm）。在施工人员完成疏通管道到对口焊接工序期间，质检人员不得离开监督位置。（8）焊接完成后进行探伤，探伤后发现需要进行返工的，应按照上述流程继续工作。4 质量管控处理效果4.1 针对拉裂情况的质量管控处理效果（1）目前部分水冷壁因浇注料脱落直接承受含有较高浓度硫化氢的高温烟气冲刷，发生高温腐蚀，使管壁变薄，通过更换水冷壁管和横销、敷设卫燃带等，可提高水冷壁的安全系数。（2）更换横销能有效增强浇筑料的牢固性，延长浇注料的维护周期。（3）翼墙水冷壁管外径由 准30 mm更换为 准38 mm后，扁钢宽度由 38.35 mm 减小为 30.35 mm，经模拟计算，变径管处扁钢中心温度呈下降趋势，即使变径管内工质温度为极端最高温度，扁钢中心温度依旧能下降约 2 益，可有效改善卫燃带脱落后扁钢高温碳化减薄的现象，增强翼墙水冷壁的刚度，降低翼墙拉裂的风险，提高锅炉运行的安全性。（4）翼墙水冷壁管规格由 准30 mm伊5.4 mm 更换为 准38 mm伊9.0 mm 后，翼墙变径管处内径变化对管路阻力的影响可忽略不计4。4.2 针对进异物情况的质量管控处理效果通过针对进异物情况的质量管控处理方法，将质量管控责任落实到具体的质检人员，可彻底排查质量管控漏洞及盲区，使水冷壁换管质量可控。2022 年 4 月，兴义电厂#1 机组超临界锅炉水冷壁换管近 1 600 根，焊口共 3 450 个，通过质量管控未发现管内存在异物及异常，避免了水冷壁超温泄漏非停事故的发生，减少了非停导致的经济损失。在检修过程中水压试验一次成功，机组点火后也未发生水冷壁超温泄漏事故。由此可见，针对进异物情况的质量管控处理方法在控制水冷壁检修换管的过程中取得了一定效果，值得在行业范围内进行推广运用5。5 结语通过水冷壁侧墙和翼墙改造，以及加强检修过程管控，锅炉水冷壁的可靠性得到有力保障。未来，可将此方法推广到其他锅炉设备的检修过程中，努力提高锅炉的整体可靠性，使兴义电厂的电力保供能力再上一个台阶，为节能降耗提供有力保障。参考文献1 周颖驰.锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及对策J.热力发电，2013，42（7）：138-141.2 朱文辉，王春玉.浅析锅炉水冷壁管的失效分析J.农家科技（下旬刊），2015（10）：297.3 沈琦，刘鸿国，杨菁.超超临界垂直管圈直流炉水冷壁节流孔圈垢物聚结原因分析及预防J.华东电力，2009（5）：877-879.4 黄峥彬.130 t/h 锅炉水冷壁爆管原因分析及处理措施J.中国特种设备安全，2007，23（11）：44-45.5 李永生，刘建民，陈国庆，等.对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛分布特性J.动力工程学报，2017，37（7）：513-519，539.作者简介院杨兴（1984），男，汉族，贵州普安人，本科，工程师，主要从事火电厂锅炉维护工作。电力信息108