多種鎧裝熱電偶爆管與泄露原因解決于分析

概 述:

主要對西區自備熱電廠燃氣鍋爐的屏式鎧裝熱電偶連續發生 3 次爆管事故的原因，從工藝設備和控制兩個方面進行分析，并采取了一些改進措施，有效避免了此類事故的再次發生，為鍋爐安全穩定運行提供了重要保障。

    1 概述
    邯鋼公司西區自備熱電廠總裝機容量 3×60WM，3 臺鍋爐均為杭州鍋爐集團有限公司設計生產制造的 NG-260 /9．8-Q 型鍋爐: 高溫高壓、單汽包、自然循環、集中下降管、采用全膜式壁前吊后支結構形式倒“U”型布置。燃用高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣的純燃煤氣鍋爐。

    屏式鎧裝熱電偶位于在爐膛上部，直接吸收爐膛的輻射熱和高溫煙氣對流熱，所以屏式鎧裝熱電偶是在高溫和高壓環境下工作的，鍋爐在運行中，如果鎧裝熱電偶管子承受的溫度超過極限值，就會發生爆管等事故。減溫水分為一級減溫和二級減溫，采用給水通過減溫器直接噴入過熱蒸汽中，調節蒸汽溫度使之不超，控制鎧裝熱電偶管壁溫度，防止管子過熱爆管。 2 事故概況2016 年 1#鍋爐屏式鎧裝熱電偶在 1 個月的時間里發生了 3 次爆管事故，均在“U”型彎處，共計 10 根管。爆口特征均為: ( 1) 長約20～30mm，有鼓包現象，斷面粗糙不平整，邊緣為鈍邊。( 2) 周圍有許多軸向裂紋。前 2 次爆管采取掐管措施后投運，第 3 次爆管，直接導致鍋爐被迫停爐檢修。

    3 原因分析
    3．1 設備檢查
    利用內窺鏡對屏式鎧裝熱電偶上聯箱進行仔細檢查，發現 12組集箱 24 塊隔板中的 13 塊存在傾倒和裂開的情況，隔板在安裝施工時為單面焊接，強度低，鍋爐投運后，啟停次數多，導致隔板在熱脹冷縮的環境中，產生熱交變應力，一旦其大于焊縫處的屈服極限應力時，焊縫開裂，并產生壓差，隨著運行時間的增加，隔板就有裂開角度增大甚至倒掉的情況發生，隔板的損壞，導致“U”型彎處管子內部蒸汽流量越來越低，最后蒸汽短路，造成管路干燒，也使得屏式鎧裝熱電偶管子溫度超溫爆管。

    前 2 次爆管采取掐管措施后，隔板傾倒導致同組集箱沒有掐斷的管子由于蒸汽短路，管路干燒，再次發生爆管。另外，根據爆口特征分析，屏式鎧裝熱電偶管子也是由于長時間超溫導致爆管。

    3．2 管壁溫度檢測點工作異常
    (1) 屏式鎧裝熱電偶管壁測溫點熱電偶固定塊小，使用長0. 5m Φ4mm 的 K 型熱電偶，由于鎧裝熱電偶管壁溫過高和存在振動，導致熱電偶有燒爆、固定塊脫焊和熱電偶從固定塊脫落的情況出現，使得鎧裝熱電偶管壁溫度測量不準確。

    (2) 熱電偶接線盒位于鎧裝熱電偶管子之間，熱電偶補償導線全部鋪設在鎧裝熱電偶管子中間的橋架，走向鎧裝熱電偶平臺西側。鎧裝熱電偶保溫棉外白鐵皮溫度特別高，導致熱電偶的補償導線絕緣層燒壞，也會導致鎧裝熱電偶管壁溫度測量不準確。

    橋架所在位置空間狹小，溫度太高，屏式鎧裝熱電偶管壁溫度監測顯示異常時，檢修人員無法進入檢修。只有到冬季鍋爐停爐時，才能進行檢修。由于爆管管壁溫度測點測量不準確，崗位人員無法對其進行監控，就失去了參考依據，無法對鎧裝熱電偶的運行狀況做出調整和判斷，導致屏式鎧裝熱電偶一直處于沒有監控的狀態下超溫運行爆管。

    3．3 減溫水不能投自動
    一級減溫水作為粗粗略調節，噴水量決定于減溫器前的蒸汽參數，并保證屏式鎧裝熱電偶管壁溫度不超過允許值; 二級減溫水作為精細調節，控制鎧裝熱電偶的出口汽溫在額定值。一、二級減溫水 4 個電動執行機構采用英國諸伊特公司的電動執行機構，型號為: JTV-64 /S1825，水平安裝，由于太重，電動執行機構重心和閥門重心不同心，下垂，導致一、二級減溫水調節閥投自動時，由于動作特別頻繁，經常出現卡死，調節閥不能動作的現象，減溫水流量不能調節的問題，使得鎧裝熱電偶的一、二級減溫水調節系統失去控制功能，導致鎧裝熱電偶溫度不能得到有效控制。

    4 改進措施
    (1) 對屏式鎧裝熱電偶 13 塊損壞的隔板，更換為新隔板，然后對 24 塊隔板全部加裝三角形限位擋板，并進行加固處理。對隔板傾倒的 2 組的換熱管進行全部更換，以消除由于之前超溫已經老化的鋼管發生爆管的隱患。

    (2) 確保鎧裝熱電偶溫度測點準確。制作 12 個固定管璧測溫點的熱電偶固定塊，孔徑為 Φ6mm，安裝有夾緊熱電偶的螺絲，用以替換原來的 8 屏式鎧裝熱電偶壁溫和 4 個一級鎧裝熱電偶熱端出口壁溫的熱電偶固定塊。用 6 米或 3 米的熱電偶代替原來 0．5米熱電偶。另外，對一級鎧裝熱電偶冷端進口、出口和熱段進口的 8個蒸汽溫度測點全部更換為長熱電偶，把熱電偶的接線盒就近分別固定在鎧裝熱電偶平臺的東西兩側。用耐高溫補償導線代替普通補償導線，并更改線路走向，繞平臺外側走線，使補償導線遠離高溫區域。消除了由于鎧裝熱電偶溫度高，導致補償導線燒壞的隱患，達到隨時可以對鎧裝熱電偶溫度進行檢修的目的。鎧裝熱電偶多個溫度測點測量準確可靠，互為參考，實現崗位對鎧裝熱電偶日常運行狀態的準確分析和判斷，一旦出現溫度出現異常情況，可以及時做出調整。

    (3) 一、二級減溫水 4 個調節閥進行移位改造; 把閥門移位到水平直管段上，電動執行機構由水平安裝改為垂直安裝，解決了閥門和電動執行機構重心不同心，調節閥經常發生卡死的問題，實現減溫水調節閥可以投自動，鎧裝熱電偶不超溫的目的。

    5 結語
    通過對 1#鍋爐屏式鎧裝熱電偶進行隔板加固、壁溫和減溫水調節閥進行改造，然后在 2#和 3#鍋爐大修時，逐步進行同樣的改造。三年多來，鎧裝熱電偶沒有再發生爆管事故，為鍋爐安全穩定運行提供了有力保障。