锅炉安装质量的控制防止锅炉,四管,泄漏在基建期应做好哪些工作李德才
2009.5
一,锅炉安装质量 重要性
锅炉,特别是水管锅炉,是由上万个,甚至几万个零件组成,而金属重量已由十几吨增到几十吨,
乃至上百吨。庞大的锅炉设备,由于受制造条件、
运输条件的限制,不可能在制造厂全部组装完毕后再出厂,这其中有大量的工作是在现场安装中完成的。因此可以说现场安装是锅炉制造的一部分,是锅炉制造的继续。
锅炉安装不仅是锅炉制造的继续,也是锅炉制造质量的检查工序,相当于锅炉制造的组装车间。
所以锅炉安装和锅炉制造,对锅炉的安全运行,有着同等重要的意义。
二、什么是锅炉,四管,
所谓的锅炉,四管”是指锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器;传统意义上的防止锅炉四管泄漏,是指防止以上部位炉内金属管子的泄漏。
锅炉“四管”,涵盖了锅炉的全部受热面,它们内部承受着工质的压力和一些化学成分的作用,
外部承受着高温、侵蚀和磨损的环境,在水与火之间进行调和,是矛盾集中的所在,所以很轻易发生失效和泄漏问题。
锅炉受热面有两大部分,炉膛受热面和对流受热面
(一)、自然循环锅炉水冷壁
1、炉膛受热面又称水冷壁,传热方式主要以辐射换热为主,
对于小型工业锅炉,还有部分锅筒表面参与换热。
在锅炉炉膛内,进入炉膛的燃料与空气混合后着火燃烧产生的高温火焰和烟气,通过辐射把热量传递给四周的水冷壁管,
水在水冷壁管内受热蒸发产生饱和蒸汽。
2、主要作用:⑴吸收炉内辐射热,将水加热成饱和蒸汽( 2)
保护炉墙,简化炉墙结构,减轻炉墙重量,这主要是由于水冷壁吸收炉内辐射热,使炉墙温度降低的缘故 ( 3) 吸收炉内热量,把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度,这对减轻炉内结渣、
防止炉膛出口结渣都是有利的 ( 4)在炉内高温下吸收辐射热,
传热效果好,故能降低锅炉钢材消耗量及锅炉造价 。
3、结构形式:水冷壁通常采用 Φ=51-60mm的无缝钢管组成,
材料为 20#钢,管壁厚为 3-5mm。在中小容量锅炉上用得比较广泛的是光管水冷壁,一般贴近炉膛四壁,互相平行的垂直布置,上部与锅筒或上集箱连接,下部与下集箱相连。光管水冷壁 S/d=1.05-1.2。在大容量锅炉中,较多的采用了膜式水冷壁。膜式水冷壁由光管和鳍片焊接而成。膜式水冷壁的
S/d=1.3-1.35。
4、膨胀、密封问题:水冷壁一般是上部固定,下部自由膨胀。
水冷壁的上集箱固定在支架上,下集箱则由水冷壁悬吊着。
水冷壁管自身吊拉件限制其水平移动,以免引起结构变形,
但要保证水冷壁能上下滑动。水冷壁穿过炉墙的部分要留出膨胀间隙,为了防止漏风,间隙内填充石棉绳。
(二)过热器和再热器
1,蒸汽过热器是锅炉的重要组成部分,它的作用是将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽。
在电力工业的长期发展过程中,蒸汽的初参数(压力和温度)不断地提高,以提高电厂循环的热效率。但是,蒸汽温度的进一步提高受到高温钢材的限制。现今绝大多数电站锅炉的过热汽温停留在 540-555℃ 的水平。
只提高压力而不相应地提高过热蒸汽的温度,会使蒸汽在汽轮机内膨胀终止时的湿度过高,影响汽轮机的安全。
再热循环的采用(相应地在锅炉内装置再热器),一方面可以进一步提高循环的热效率(采用一级再热可使循环热效率提高约 4-6%,二级再热可再提高约 2%),另一方面可以使汽轮机末级叶片的蒸汽湿度控制在允许的范围内)。
过热器和再热器是锅炉内工质温度最高的部件,且过热蒸汽、再热蒸汽的吸热能力较差(冷却管子的能力),
因此,在过热器和再热器的设计和运行中,应注意如下问题:⑴运行中应保持汽温稳定,汽温的波动不应超过
- 10℃ -+ 5 ℃ ;⑵有可靠的调温手段;⑶尽量防止和减少平行管子之间的热偏差。
过热器可以根据它所采用的传热方式分为对流过热器、
半辐射过热器(屏式过热器)及辐射过热器。
2、再热器 实际上是一种中压过热器,它具有汽温高、流量大的特点,工作条件不好。与过热器相比,主要特点:
再热器蒸汽压力低,蒸汽比容大,密度小,放热系数比过热蒸汽小得多,仅为过热器的五分之一。所以,再热蒸汽对管壁的冷却能力差;阻力不易过大,一般不超过 0.2Mpa;
热偏差较大;要考虑在锅炉启停过程及汽轮机甩负荷时的保护问题。
过热器结构简图对流过热器布置简图
3,过热器与再热器系统的设计与布置在现代锅炉中,过热器和再热器系统的设计是较为复杂的,应根据锅炉容量和参数综合考虑管壁温度、系统阻力、调温方式、钢材耗量等方面的要求,并应根据锅炉整体的布置作全面考虑,必要时应进行不同方案的技术经济比较,然后选择最佳布置系统。 对于低压小容量锅炉,
过热器温度不高,比较简单,一般采用纯对流过热器,布置在对流管束之间烟气温度不超过 700-800℃ 的烟道内,
采用逆流布置。对于中压锅炉,也采用纯对流过热器,布置在炉膛出口的水平烟道中。过热器分成两级,蒸汽的低温级布置在低温部分,采用碳钢作为材料,常用逆流布置;
蒸汽的高温级布置在烟气的高温部分,部分或全部应用低合金钢作为材料,常用顺流或混流布置,使蒸汽的最高温度处布置在烟温比较适中的地方。在两级过热器之间用中间集箱连接,使蒸汽混合,并作左右交叉。
在高压和超高压以上的锅炉中,广泛采用屏式过热器,
也有用辐射过热器,组成辐射 — 对流过热器系统。为减轻热偏差的影响,常需把过热器分成更多的级数。
在大型锅炉中,一般均采用一次再热的系统,再热器的布置与采用的保护方式有关。如果不设旁路保护,再热器一般布置在过热器之后其烟温应低于 850℃,在启动及汽轮机甩负荷时,允许再热器短时间干烧。如设旁路时,再热器一般与过热器交叉布置。
(三)省煤器
1、主要作用:在低压锅炉中,装设省煤器主要为了降低排烟温度,提高锅炉的热效率;因此,省煤器的应用主要为了减少蒸发受热面,以廉价的省煤器受热面取代价格昂贵的蒸发受热面;对于锅筒式锅炉,给水经省煤器提高温度后再进入锅筒,也减轻了锅筒所承受的热应力的影响。
2,省煤器的管子固定在支架上,支架支撑在横梁上,而横梁则与锅炉的钢架相连接。横梁位于烟道内,受到烟气加热,为避免过热,多将横梁作成空心,外部用绝热材料包起来。或者把它接到送风系统,用空气来冷却。
3,为了便于检修,省煤器管组的高度是有限制的。当管子为紧密布置时( s2/d小于 1.5),管组的高度不得大于 1m,
布置较稀时,则不得大于 1.5m。如果省煤器受热面较多,
沿烟气行程的高度较大时,就应把它分成几个管组。管组之间留有高度不小于 600-800mm的空间。省煤器与其相邻的空气预热器间的空间高度不小于 800-1000mm,以便于进行检修和清除受热面上的积灰。
4、省煤器的蛇形管的水速过低会造成①氧气附于金属内壁上,造成局部腐蚀②汽水分层,金属管壁温度过高,水面上下波动,金属疲劳破裂。因此,对于沸腾式省煤器,
水速大于 1m/s,对于非沸腾式省煤器大于 0.3 m/s。
综合近年来锅炉四管泄漏的情况,排在前几位的原因大致是过热、磨损、应力撕裂、焊接问题、
材质、以及腐蚀等,这种规律具有一定的普遍性。
长期过热蠕变失效 短期过热失效磨损减薄失效 腐蚀减薄三,防止锅炉,四管,泄漏在基建期应做好哪些工作
( 一)、在工程设计阶段,要组织开展锅炉设计评审工作,宜在设计联络会完成。
为加强对锅炉设计的监督,需要加强对锅炉设计的监督,要组织对锅炉厂的设计进行评审,评审可由建设单位组织,参加人员有设计院、监理公司、安装单位及外聘专家等经验丰富的人员组成,对评审发现的问题要及时联系锅炉厂进行处理。
评审的重点内容:根据锅炉结构特点,审查影响锅炉膨胀的有关部件(如炉顶和集箱相连的管排过渡段是否满足膨胀要求、锅炉烟道中低温过热器、省煤器和前后包墙是否达到膨胀所需的距离、低温过热器管排之间的固定方式、管排间防止管子出列的滑块长度等);根据锅炉吹灰器布置特点,审查受热面防磨装置设置情况;根据锅炉炉内受热面布置特点,审查受热面材料选取情况;结合国内同类型投产锅炉运行中出现的其他情况进行评审。
(二),在锅炉制造阶段,应重点做好如下工作:
1、委托有资质的单位对锅炉进行监造。
监造单位应定期向业主以书面材料形式汇报监造情况。
锅炉监造内容以锅炉技术协议中,设备监造,部分规定的质量监督点内容为准。锅炉设备出厂必须有监造人员的检查放行记录,放行记录应随发货清单一起提交。
2、业主应不定期派员到锅炉厂检查监造情况、抽检设备制造质量。
3、监检单位应按照监检合同规定内容及时到锅炉厂进行水压试验见证、文件见证和制造质量抽检,其中锅炉材料核对,管子的清洁度,汽包、联箱、等部件应列为监检工作的重要内容。
4、业主应向锅炉厂了解锅炉设备部件分包情况,并应将分报情况及时通知监造单位和监检单位,监造单位和监检单位应相应调整监造(监检)内容、计划。
(三 )、在锅炉安装阶段,应重点作如下工作,
1、施工队伍、监理队伍的选用。
2、监理单位应在监理实施细则中明确将防止,四管,
泄漏工作作为监理工作的一项重点内容,制定切实可行的防止锅炉,四管,泄漏实施细则并报业主审批,实施细则要明确防止锅炉,四管,泄漏工作的专责人。其中旁站内容中应至少包含所有受热面管子通球旁站,所有联箱、大口径管道内部清理检查旁站等内容。
3、安装单位应明确将锅炉,四管,无泄漏作为安装的主要目标,制定切实可行的防止锅炉,四管,泄漏实施细则并报监理单位和业主审批,实施细则要明确防止锅炉,
四管,泄漏工作的专责人。如安装单位应配置足够数量的性能可靠的内窥镜设备,锅炉联箱及联络管应全部采取内窥镜检查 。
4、安装时防止锅炉,四管,泄漏的具体措施
(1)安装前,防止锅炉爆管的技术措施
a.锅炉部件到场后,按 DL647- 2004,电站锅炉压力容器检验规程,规程进行锅炉压力容器安装前安全性能检验工作(以下简称锅炉前检工作)。针对同类锅炉制造过程中发现的质量通病,前检单位结合锅炉设备实际情况,制订锅炉前检工作大纲,确定重点检查部件及部位。
b.前检工作合格后,安装单位按 DL/T5047-95,电力建设施工及验收技术规范 — 锅炉机组篇,(以下简称规范)对锅炉承压部件进行全面检查。重点检查设备有无裂纹、撞伤变形、机械磨损、龟裂、压扁、砂眼、气孔、漏焊等缺陷。受热面管子的外径、壁厚及其偏差值要符合,规范,
要求。
c.为了防止错用材质,所有承压合金部件必须进行 100%光谱复查分析,并在设备上进行清晰的标识。鳍片材料为非承压部件,容易忽视,为了防止其错用材质,也要求必须进行 100%光谱复查。合金联箱筒体,要求焊缝和两侧母材都要进行光谱检验。
d.受热面管排在组合和安装前,要制定通球试验的组织技术措施,按,规范,要求进行通球试验,监理工程师旁站监督,并做好通球试验标识和办理隐蔽工程签证手续。遇到管屏含节流孔等特殊原因无法进行通球试验时,必须联系监理公司拿出处理意见,不得随意通球或不进行通球试验。通球实验所用的球要严格管理,试验用球直径应符合规程规定,并进行编码,防止将球遗忘在管内。
e.加强联箱内部清洁度检查工作。根据联箱结构型式,选择不同的清洁度检查方式,如手电、镜子、数码相机以及内窥镜等。联箱上所有短管座按管孔规格进行钢丝绳通透试验。打开集箱手孔检查,将内部杂物清理干净,及时封堵管孔并做好检验标识签证。
f.特别检查设备在吊重及运输过程中是否有机械磨损、碰伤及弯曲变形等情况。国内某电厂曾发生过将钢丝绳直接捆绑在联箱管排管座上进行吊装,在管座部位产生应力集中,运行后发生锅炉爆管。
锅炉受热面的管子在安装前应妥善保管,如水冷壁、省煤器,过热器等部件的外露管口,联箱端口等,在堆放时均需采取措施,将所有外露管口、联箱端口等全部封闭,避免在存放或倒运时泥沙,石头等杂物进入承压设备内部;
还应做到受热面管子的防腐和防潮工作,保证受热面管子内部无杂物,无腐蚀斑点,无裂纹,无超标缺陷。
(2)安装过程中,防止锅炉爆管的技术措施
a.受热面管在地面组合和空中对接安装时,要仔细检查管口封堵是否齐全。在施工过程中,下坡口要封堵,防止杂物落入管子。
b.在对口过程中,杜绝强力对口,避免产生应力集中。禁止用大锤敲击管子。受热面进行组合焊接时,要先垫置平整牢固,找平再进行对口焊接,降低管系应力水平。
c.用火焰加热进行对口时,要控制管子加热温度,防止金属材料过热。在安装过程中,不准在设备上进行火焊切割和试焊工作,尤其是 9%Cr系列高合金钢。
e.安装锅炉联箱、压力容器和承压管道等隐蔽工程时,要办理签证手续和登记制度。在这些设备上进行打磨、加工坡口时,要防止磨头、金属屑等掉入其内
f.管排间隙要符合,规范,要求。尤其是边列管与炉墙的间隙,如果间隙过小,运行过程中会产生碰磨。
g.温度测点的安装方式对温度监测数据准确至关重要。业主和监理要加强金属壁温测点安装质量监督检查。
h.锅炉的热膨胀参数严格按照,锅炉膨胀系统图,控制,
避免机组在热态运行时膨胀受阻。
i.加强焊接质量检验结果分析与评价,进行阶段性焊接质量监督检查。
(3) 安装后吹管调试过程中,防止锅炉爆管的技术措施
a.蒸汽吹管后,对装有节流孔的联箱及蒸汽流向为从上往下的联箱,进行内部清洁度检查并清理。
b.加强热膨胀检查,主要包括疏水管系疏水坡度、膨胀受阻检查以及顶棚密封检查等。
c.加强温度监测,防止锅炉受热面长时间超温。
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