一起锅炉水冷壁管大面积变形事故的分析

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一起锅炉水冷壁管大面积变形事故的分析

文章出处：廖德友 新疆巴州电力公司   发布时间：2006-02-14 [/td]

某电厂扩建的5号锅炉，系四川某锅炉厂1993年生产的CG-130/3.82-M1型，自然循环固态排渣煤粉炉。前后水冷壁下部向炉室内折形成灰渣斗，每根水冷壁管上部均设计有固定拉钩和活动拉钩，以满足热膨胀的需要，采用轻型砖砌炉墙。该炉在运行不久便发生水冷壁管大面积变形事故。 1 水冷壁管变形检查情况 　　该炉正式投运仅1 269 h，运行值班人员便发现燃烧器1号角有几根水冷壁管位移并受到煤粉气流的冲刷。停炉检查后发现。 1.1 前墙水冷壁标高10 m处离墙距离变大 　　前墙水冷壁总计有93根，抽检9根，抽检结果为：水冷壁管平均离墙距离165 mm，最大220 mm，最小140 mm。 1.2 前墙水冷壁标高8.8 m处拉钩松动 　　前水冷壁8.8 m处共抽查22根拉钩，抽查比例为23%，拉钩距滑槽下缘平均距离25 mm，其中最大的为50 mm。拉钩在冷态情况下处于最下部才能勉强满足膨胀要求，故使其中的4根拉钩松动，一根拉断，占抽检的18%。 1.3 前后水冷壁下联箱预留膨胀间隙不足 　　该炉设计的前后下联箱向下理论膨胀量两侧为65.5 mm，中间为66.2 mm。实测前墙下联箱预留膨胀间隙平均36 mm，后墙平均预留膨胀间隙21.7 mm，其中前墙左侧下联箱左封头、右侧下联箱右封头距下部耐火砖均为15 mm，耐火砖和联箱封头有明显顶死相碰的痕迹，实际膨胀间隙不足设计膨胀量的1/3。 2 水冷壁变形原因分析 　　该炉水冷壁系统支持设备如图1所示。前墙水冷壁高8 800 mm、15 000 mm和21 400 mm处有固定拉钩；后墙高8 800 mm和1 790 mm处有固定拉钩。前墙水冷壁自锅炉冷态升至汽包额定工作压力4.2 MPa，绝对压力4.3 MPa时，对应饱和温度254.9℃，钢材线膨胀系数为1.2×10-6m/℃。按标准水冷壁，计算壁温取饱和温度加上60℃计算，垂直管段膨胀量为47.6 mm。可见水冷壁大面积变形的主要原因是水冷壁在升压过程中膨胀受阻。 受阻的原因为： 2.1 锅炉设计存在问题 　　按设计，固定水冷壁的耳板焊在水冷壁上，水冷壁距炉墙5 mm。设计的耳板长度110 mm，宽度60 mm，耳板中部开孔滑槽长62 mm，扣除拉钩直径12 mm，拉钩在滑槽内实际移动距离50 mm。由此可见滑槽内拉钩移动量和水冷壁实际膨胀量几乎相等，滑槽设计裕量太小，如施工过程中稍不注意，就会导致水冷壁膨胀受阻。 2.2 安装过程中未充分注意膨胀裕量 　　由于设计上滑槽膨胀裕量仅有2-3 mm，若施工过程中未充分注意拉钩位置，在冷态情况下未将拉钩固定在耳板滑槽的最下部，就使膨胀量更显得不足。这次冷拉检查时发现，大部分拉钩在滑槽居中间偏下，有些拉钩甚至在滑槽最上部，因而在开炉升压过程中，水冷壁无法充分膨胀。 2.3 砌炉墙时未留充分膨胀量 　　砌炉墙过程中，未给耳板及联箱下部留足膨胀量。耳板宽60 mm，在砌筑炉墙时如果耐火砖未能留出60 mm的膨胀量，在锅炉升压过程中，随着压力升高，水冷壁向下膨胀，耳板就会和下部耐火砖相碰，阻碍水冷壁向下自由膨胀。 2.4 下联箱膨胀导向装置预留膨胀间隙不足 　　前后水冷壁下联箱膨胀导向装置下部间隙普遍偏小，前水冷壁下联箱膨胀导向装置平均间隙36 mm，最小30 mm；后水冷壁平均21.7 mm，最小仅18 mm；后水冷壁下联箱导向装置的膨胀间隙仅有设计膨胀量的1/3，造成水冷壁膨胀受阻。 2.5 下联箱封头和耐火砖之间的间隙过小 　　前左、前右下联箱封头端部和耐火砖仅有15 mm的距离，后水冷壁的该部位也存在同样的问 题，间隙过小会直接影响水冷壁的膨胀。 2.6 运行中未及时发现异常 　　从调试资料中查知，该炉在启动调试过程就未能充分膨胀，尤其是右侧水冷壁的前后联箱，膨胀只有10 mm，但未能引起足够重视，致使运行中水冷壁管变形严重。 3 事故留下的思考 (1) 对锅炉设计应有必要的质量监督，以防设计缺陷影响运行安全。 (2) 对锅炉这种强制管理的设备在安装质量监督方面缺少权威的、专业的第三者监督。 (3) 运行人员应加强对膨胀的监督。运行人员往往对锅炉膨胀指示器的作用重视不够，启动过程中操作人员很少注意锅炉的膨胀情况，也不做膨胀记录，殊不知锅炉膨胀指示器不仅反映了锅炉受热面膨胀是否受阻，而且还反映了锅炉各受热面的水循环情况。膨胀情况是指导锅炉安全运行的重要依据。 (4) 做好设备的全过程管理工作，严格按照规程办事是防止同类事故发生的最根本办法。