电厂安全:省煤器泄漏案例分享及四管问题探讨

10月9日03:36,江阴火电厂#2机因锅炉蒸汽管道泄漏,被迫降出力300MW。10月9日09:19,#2机因省煤器泄漏被迫停机。10月11日23:03,恢复并网。

注:选自《福建省电力安全监管简报》2019年第19、20期

#2机高压省煤器泄漏抢修案例

2019年1月13日,#2机组启动运行发现余热锅炉炉底多处漏水,初步判断为炉内第五模块管屏泄漏。本次设备缺陷是#2机168后的首个缺陷,公司领导高度重视,要求以最快的速度处理好炉管泄漏问题。随即设备部迅速筹划抢修工作。

1月13日20点30分#2机组停运,抢修队伍第一时间开出#2炉管泄漏的工作票,并打开锅炉人孔门加速炉膛降温,从锅炉人孔门外初步判断泄漏位置是高压2级省煤器。

1月15日0点,经过一天多的冷却,炉膛内温度降至50℃以下,经过技术交底和安全交底后,抢修队伍快速在高压二级省煤器位置搭好脚手架,随即开始清理炉管鳍片和割管工作。

1月16日2点,在割管后的上水查漏后,准确查出是高压2级省煤器左侧(顺气流方向)第二屏第一排的一根管道泄漏,经检查基本确认本次管屏泄漏是厂家原材料问题。抢修小组定位泄漏点后马上开始最后的割管、对管、焊接工作。

1月17日5点,处理高压2级省煤器炉管泄漏切下的6根炉管全部焊接及焊缝探伤完成,锅炉上水检查无泄漏。

1月17日6点54分,中调同意#2机组投入备用。至此,历时55小时的#2机高压省煤器泄漏抢修工作顺利完成。

1月21日7点,#2机组启动运行,高压省煤器管道建立压力后无泄漏。此次启机运行有效检验了高压省煤器泄漏抢修的质量。

在抢修期间,相关专业人员24小时轮流值班,争分夺秒地与安信人员一起进行抢修工作。#2机高压省煤器泄漏抢修工作顺利、高效的完成,不但体现了我公司员工过硬的技术本领,更体现了公司各专业间的协调与配合。

锅炉四管问题

在我国大中型火力发电厂中,锅炉事故约占全厂事故的70%左右,而“四管”(省煤器,水冷壁,过热器,再热器)泄漏在锅炉事故中出现最多,约占锅炉事故的60%-70%。由此可见认真做好防止锅炉“四管”泄漏和爆破的工作,对减少机组非计划停运次数和提高设备健康水平将是十分关键的,下面简要分析引起锅炉“四管”泄漏,爆破的原因,制定预防“四管”泄漏和事故处理的技术措施。

锅炉四管泄漏原因

造成锅炉四管泄漏或爆破的常见的原因主要有:管材本身存在缺陷或运行年久,管材老化,焊接质量不良,管内结垢或被异物堵塞,管壁腐蚀或高温烟气冲刷,飞灰磨损等原因造成管壁减薄,管壁由于冷却条件恶化发生的短期大幅度超温或长期过热超温, 受热面设计或安装不合理, 运行操作不当等。

如何做好四管泄爆的预防措施呢?小编认为主要分为以下两个部分:

一:实际操作方面

  1. 各值当班期间要认真做好锅炉的运行工况监视调整,认真记录锅炉运行参数,发现异常及时调整,汇报。

  2. 各值要认真做好给水流量、减温水流量与主汽流量之差对比分析,班中要一直关注水、汽流量差变化情况,一旦出现给水流量突然增大要及时汇报,做好停机准备。

  3. 认真做好引风机电流的监视,引风机电流出现异常升高时要及时进行对比分析,并向部门汇报。

  4. 认真做好CEMS系统中烟气湿度的监视,正常范围应在6%以内,发现异常升高要及时比对并向部门汇报。

  5. 每日夜班进行机组补水率计算时,认真比对补水率数据,发现异常要及时比对给水量和蒸汽量的差值、烟气湿度和引风机电流变化情况。

  6. 严格控制锅炉参数和各受热面壁温在允许范围内,防止超温、超压、满水、缺水等事故的发生。锅炉启停阶段参数的控制应严格按照启停曲线和安全技术措施进行。锅炉变工况运行时应加强监视和调整, 防止发生参数大幅度变化及管壁发生超温现象。

  7. 锅炉启动及停炉冷却后应按照规定检查和记录各联箱及膨胀指示器的指示, 监视各部位的膨胀及收缩情况是否正常。

  8. 加强锅炉水,汽监督,保证汽水品质合格。发现汽水品质不良时应及时通知运行人员并逐级汇报,与此同时还应迅速查明原因进行处理。当汽水品质严重恶化危及设备运行时应采取紧急措施直至停炉。

  9. 加强燃烧调整,合理控制煤量和风量的配比,避免风量过大或缺氧燃烧。减少风量过大造成的磨损,并防止受热面超温。

  10. 加强吹灰管理,吹灰开始前,确保疏水彻底,合理安排吹灰周期,减少尾部烟道积灰造成的受热面受热不均,造成受热面损坏。

  11. 加强对汽包壁温,旋风分离器,过热器,再热器等受热面壁温及工质温度的监视,发现超温应及时分析原因,通过运行调整使之尽快恢复正常并认真做好记录。

  12. 认真执行设备巡回检查制度,发现受热面泄漏,及时通知检修及有关人员并按事故处理的有关规定进行处理。

  13. 加强锅炉本体及尾部烟道的检查。重点检查锅炉本体刚性梁、膨胀节和水冷壁、过热器联箱的结合处,是否有膨胀受限、漏灰漏汽现象,检查返料系统有无烧红超温、漏风漏灰现象,检查尾部烟道是否有异常声音,冒灰冒汽现象。

  14. 各值认真做好负荷监视,负荷波动较大时,值长主动向省调协调,尽量维持负荷稳定,避免大幅调整。

  15. 各值在班中要认真做好事故预想,确保事故处理时临危不乱,将事故范围最小化。

二 利用管理工具

工欲善其事必先利其器,做好锅炉防泄爆工作,趁手的工具是必不可少的。

云酷科技多年来专注于电厂安全管理业务,针对锅炉安全问题所研发的三维可视化锅炉防磨防爆管理系统充分结合了先进的科技技术与电厂实际经验,为锅炉安全管理、四管泄爆问题提供最好的管理工具。当前电厂在锅炉安全管理中主要的问题分析有以下三点:

1、体系建设

体系建设是开展防磨防爆管理工作的核心,其内容包含:防磨防爆管理小组、工作小组的设立、年度防治计划的制定、奖惩制度的制定、各类运行检修规程的制定、设备台帐体系的建设、同业管理经验的借鉴等。

一方面,传统体管理过程中,体系建设往往流于文档,既缺少工作落实贯彻工具,也缺少成果展示平台。

另一方面,设备台帐建涉及的数据范围广泛,既包含:设计说明书、使用说明书、图纸资料、改造资料,也包括四管及其相关设备的运行检修台帐如:四管测厚检查记录、焊口检查记录、金相检查记录、泄爆记录、换管喷涂记录等。传统管理过程中因缺少统一管理系统,各类资料保存在归管专工或检修人员手中,当发生人员变动时,资料往往一并流失,不利于后续管理工作的进行。

同时,传统的防磨防爆管理过程中,由于缺少有效的同业经验借鉴渠道,导致不同单位在同一问题上反复进行的资金与人力投入,造成了不必要的浪费。

2、运行管理

在运行管理方面,虽然电力生产企业在SIS、DCS、以及现场的测点布置上进行了大量投入,但具体到防磨防爆的管理工作的数据采集方面,以及在针对既有数据的深入挖掘、可视化展现等方面仍有很大的提升空间。

例如,目前国新建的大型燃煤机组在高温受热面已经实现了壁温测点的全管道覆盖,以获取更为全面的管道超温信息,而老机组一般只进行少量的测点布置。同时,除了金属壁温,机组的运行状态、负荷波动情况、吹灰器状态、化水水质变化、煤质成分变化等都对锅炉是老化损伤有着重要影响。传统的管理模式下数据分散于多个系统,缺少数据汇总分析平台,不便于电厂专工进行集中分析。

在数据可视化方展示方面,仍以壁温监测为例,传统的壁温监测只是在SIS中将既有测点进行简单排列,通过这种展示方式,运行人员能够了解某一时刻该是否存在超温情况,但超温的具体位置,热偏差情况,很难通过传统监控界面获取。不利于超温原因的深入分析,不利于是否存在烟气走廊的具体判断,更不利于对火焰中心、燃烧器设置的优化调整。

3、设备检修

检修前:外委检查人员针对锅炉结构与检查位置不够清晰。缺少用于锅炉结构培训的三维可视化工具。

检修计划的制定严重依赖专工个人经验,缺少数据支持与系统的危险点推荐。当管理人员试图对相关数据进行分析时,往往需要从多个系统中抽取数据并进行分析整理,工作任务繁重,且由于缺少系统工具的支持,其分析结果与质量难以得到有效保证。

检修中:检查记录缺少统一归档管理,当发生人员流动时,记录容易遗失。继任者难以获取全面的历史检查记录,不便于了解锅炉当前健康状态。

缺少针对处理记录、泄爆记录等的整理分析工具,不便于日后的查询,与统计分析。

检修后:传统管理过程中,投入大量人力获得的测厚记录等数据,由于缺少专业的劣化分析工具,只作为单次检修的换管依据,其数据价值远没有得到有效利用。通过对重点位置的定点测厚结果进行深入分析,对掌握锅炉劣化规律,进而科学采取防磨措施,合理设定检修结点有着重要实际意义。

三维可视化防磨防爆管理系统基于云酷科技自主研发CDP快速开发平台开发,基于该平台实现在多系统、多平台、多种数据库之间进行数据抽取与存储,方便业务的后续拓展与实现。系统内置多种数据监控模型与大数据分析模型,为相关数据的监控分析,受热面的减薄预测提供了算法基础。

系统与三维可视化模块高度结合,通过三维可视化模块可直观高效的浏览锅炉结构,查看相关动静态台帐、换管数据、泄爆数据、以及壁温监控等各类信息,方便用户及时掌握状态与劣化规律。

例如焊口问题,三维化的锅炉可以让相关人员清楚的看到焊口位置、材质,异种钢焊口以不同颜色标识,便于锅炉防磨防爆检修管理。在四管在线监测测点部分,可以快速查看可能泄漏的焊口位置,提前准备材料,为锅炉四管泄漏抢修赢得宝贵的时间,提高机组运行效率。部分功能如下:

综合数据管控

综合监控作为系统核心信息的集中展现窗口,包含机组劣化分析(减薄状态)、异常报警信息、实时壁温监控、锅炉检修简报、实时调整速率监控等功能模块,方便管理人员快速掌握机组当前状态。

精细台账管理

系统将管理体系台账,涵盖锅炉四管、联箱、压力容器、支吊架、四大管道、以及炉外管道等相关设备的基本静态台账,检修文件的归档统计以及各类处理记录的动态台账综合展现管理。

全过程检修管理

检修管理贯穿锅炉检修的全过程管理,包含:检修项目管理、检修文件归档、处理记录管理、膨胀指示管理、泄爆记录管理、以及重点位置劣化分析等功能。

泄爆记录

泄爆记录用于锅炉泄爆记录的管理与分析。支持泄爆基本信息如泄爆位置、时间、主要原因、次要原因的录入以及泄爆分析报告的归档与查询。

运行监督

锅炉受热面的腐蚀减薄受到锅炉本体运行状态、吹灰器运行状态、化水质量、煤质变化等多方面的影响。数据监督管理用于收集汇总运行、化水、吹灰、燃煤等相关数据,并进行实时的综合监控、分析与报警。

三维综合展示

涵盖锅炉四管、连接管道、进出口集箱、分离器、给水管道以及主再热蒸汽管道等设备。通过三维模型可直观查看锅炉结构、材质分布、焊口位置等基础物理结构信息,同时可关联查询设备静态台帐信息、动态台帐信息、壁温监控信息、劣化分析信息,并支持标记模式,处理模式、泄爆模式、劣化模式等。

三维可视化技术能够将枯燥数据进行直观展示的实用型工具,锅炉防磨防爆管理又是电厂安全管理必不可少的工作,两种技术的结合,能够极大的改变原有工作中的问题,使锅炉安全工作走向真正的智慧化。

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