余熱發電鍋爐現場安裝監督檢驗實例

0余熱利用發電現在，中國正在促進節能社會的發展。作為一個能源需求和消費領域，中國每年消耗和浪費的能源數量是巨大的。據統計,2002年,我國燃煤電站鍋爐年發電總量達12247億kWh,年耗煤量4.5億t;工業及生活鍋爐約52萬臺,年耗煤量2.7億t。電站、工業及供熱鍋爐耗煤量約占全國耗煤總量的77%。而在硫磺制酸過程中,焚化爐燃燒會產生大量的煙氣,如果不進行回收利用,則造成能源的極大浪費,而且高溫煙氣直接排入大氣,還容易造成大氣污染。利用余熱進行發電,可以達到“節能增效,降耗增產”的目的。為此,筆者通過對某化工廠年產18萬t硫磺制酸工程配套的1臺Q55/1000-30-3.82/450型中壓余熱發電鍋爐現場安裝監督檢驗的實例,介紹其特點及工藝流程,并提出在安裝中對于質量控制應注意的一些事項,以供同行參考。1工作參數和流程1.1背壓式火電廠qf-3-2發電機該中壓余熱發電鍋爐是利用焚化爐在制酸過程中燃燒硫磺產生的高溫廢氣通過余熱鍋爐系統而產生蒸汽,并由蒸汽驅動汽輪機進行發電。其配套汽輪機為青島捷能汽輪機股份有限公司生產的133-3.43/0.981型背壓式汽輪機,發電機為濟南發電設備廠生產的QF-3-2型,3000kW發電機。通過該系統的使用,解決了廢氣能源再利用的問題,同時達到降低廢氣排放溫度,大大減少了廢氣達標排放處理的難度和費用,進而更加符合環保和建立節約型社會的要求。其系統設備由鍋筒、管殼式蒸發器、過熱器、連接管道、鋼架、平臺扶梯及進出口煙道等組成。其水汽流程為:給水→省煤器→鍋筒→上升管、下降管→管殼式蒸發器→蒸汽引出管→飽和蒸汽匯集集箱→低溫過熱器→中溫過熱器→高溫過熱器→減溫器→高溫過熱器一過熱蒸汽匯集集箱→主蒸汽管一至汽輪機。其系統組成及工作流程見圖1。1.2基本組成余熱鍋爐技術參數見表1,煙氣參數見表2。2該系統主要是一種承受浪的設備2.1管殼式蒸發器(1)鍋筒規格為:Φ1500mm×46mm,材料20g/GB713《鍋爐用碳素鋼和低合金鋼板》,鍋內裝置采用蒸汽擋板作為一次分離元件,波紋板和勻汽孔板作為二次分離元件。(2)管殼式蒸發器規格為:殼體為Φ2300mm×46mm×6400mm,采用平管板,管板厚度32mm,材料20g/GB713。煙管Φ57mm×6mm,拉撐管Φ57mm×6mmm,材料20G/GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》。(3)在鍋筒及管殼式蒸發器之間布置了下降管及上升管,下降管沿筒體縱向布置7根,規格為Φ159mm×6mm,材料20/GB3087《低中壓鍋爐用無縫鋼管》,上升管沿筒體縱向布置12根,規格為Φ159mm×6mm,材料20/GB3087,下降管與上升管截面比為0.58。2.2高頻焊螺旋翅片管熱壓監測過熱器及其集箱規格、材料等見表3。由于翅片管可以在有效空間內增加換熱面積,提高傳熱效果,減少傳熱面的占用空間,同時翅片管剛度較大,可提高管子抗震性等優點,因此過熱器管均采用高頻焊螺旋翅片管呈錯列布置。其中高溫過熱器分兩級,之間布置減溫裝置,其材料為耐熱鋼。高溫過熱器與管道接口布置見圖2。3安裝質量控制3.1管殼式余熱鍋爐制酸工藝面臨的監檢難點由于該臺鍋爐系統設備涉及的標準較多,該管殼式蒸發器根據《壓力容器安全技術監察規程》,屬三類壓力容器,鍋筒、過熱器等則為鍋爐部件,而連接管道則屬于壓力管道范疇,而目前還沒有專門的管殼式余熱鍋爐的規程,且制酸工藝又有其特殊要求,這無疑給監檢人員工作帶來一定的難度。根據設計圖樣要求,該鍋爐系統的設計、制造、安裝主要根據勞部發276號《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》、JB/T6696《電站鍋爐技術條件》、DL/T5047《電力建設施工及驗收技術規范》(鍋爐機組篇)、GB/T2145《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》進行,在安裝過程前,監檢人員應熟悉制造、安裝、施工驗收方面的標準,并閱讀相關設計圖紙及設計、安裝說明書,再據此制定合適的監檢方案,從而指導監檢工作,確保安裝質量。3.2現場驗收和質量檢查在安裝質量控制過程中,焊接作為重要的環節,應引起足夠的重視。焊接前,應制訂焊接工藝評定及焊接作業指導書和焊接工藝卡,焊接工藝評定應覆蓋所焊項目的要求,對焊接器具也應進行抽查,保證焊接設備的可靠性及器具的準確性。焊接中,應在現場抽查是否由持相應資格的合格焊工嚴格按工藝卡的要求進行施焊;適時抽查焊材庫,檢查焊材入庫是否進行分類登記,并按標記存放,搞好焊材的領用、發放、回收工作;檢查管道母材本身的質量及坡口加工和組對質量是否符合作業指導書的要求;對焊接現場作業環境條件也應檢查。因該化工廠位于長江渡口邊,而管道焊縫在高空中較多,因此焊接中應采取可靠的防風措施,保證風速不超過8m/s(手工電弧焊)和2m/s(氬弧焊),管道焊接時還需防止穿堂風。焊接后,應立即去除渣皮、飛濺物等,將焊縫清理干凈,并對所有焊縫及熱影響區表面質量進行宏觀檢查,表面不允許有裂紋、夾渣、弧坑和氣孔等缺陷,焊縫與母材應平滑過渡,焊縫高度不低于母材表面。當發現表面缺陷時,應及時消除缺陷,并重新檢驗,直至合格。3.3無損檢測施工質量控制由于該發電設備機組屬于小型機組,安裝單位可能對此項目重視不夠,但因該制酸工藝及設備結構的特殊性,且煙氣中含有大量的SO2、SO3,外部管道又多為空間立體彎管,因此對焊接質量的要求較高。作為控制焊接質量的最后一關,無損檢測在安裝監檢過程中雖屬B類監檢項目,但其重要性毋庸置疑,安裝監檢時應作為重點控制項目。為確保焊接質量,在此工程中,根據《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》要求,現場無損檢測時,對外徑大于159mm的管道,每條焊縫進行100%射線檢測;而外徑小于或等于159mm的管道,射線檢測數量至少為接頭數的25%,對此,監檢人員可指定位置要求安裝單位進行射線檢測。監檢時,應及時對所攝的底片進行抽查,以確保對不合格的接頭進行返修,并應關注返修過程,對返修片應作重點檢查,確保每個焊接接頭質量均符合要求。3.4制酸煙氣側密性試驗(1)由于該余熱發電鍋爐的省煤器、過熱器等管箱均為在鍋爐廠制造,在現場進行組對安裝,其制造及組對質量的好壞會直接影響到整個系統安裝的質量,應引起監檢人員的足夠重視。現場監檢時應和駐廠監檢人員及時溝通,以保證制造質量滿足組對安裝要求。(2)根據該制酸裝置加熱煙氣的特殊性,要求煙氣側嚴密不漏,重點應核查過熱器的外形框架尺寸及煙氣側在制造廠內氣密性試驗的簽證;而根據高溫過熱器的煙氣溫度,高溫過熱器管子、支撐板和外護板均應采用耐合金鋼,現場檢驗時對材料簽證也應核對無誤。(3)由于管箱的安裝位置由制酸工藝流程決定,管路走向也在現場布置組對,因此,應根據構架的中心線和鍋爐管箱復核的統眼中心線進行測量,以達到合理的承載狀態。(4)由于過熱器由高頻焊螺旋翅片管組成,而高頻焊翅片與管子間焊縫焊著率并非100%,而未熔合部分存在熱阻,會影響傳熱效果。而由于焊接不牢固,長期高溫使用還容易產生焊縫開裂,使翅片與管子脫開,從而造成管箱的使用壽命縮短。因此在制造廠內對翅片高頻焊焊著率的檢查是發現制造質量及焊接缺陷的重要措施,對管箱安裝前的質量控制是現場安裝質量合格的前提。3.5試驗管理壓水方案壓力試驗是鍋爐安裝監檢過程中的A類項目,目的是檢查鍋爐及系統連接的密封和承受壓力情況。在現場進行水壓試驗前,應先對水壓試驗方案進行審查,由于該鍋爐系統與普通低壓鍋爐不同,鍋筒、殼體、管箱在制造廠已進行過水壓試驗,在安裝現場的水壓試驗是對整個系統設備及管道的試驗,因其系統設備較多,管道線路也較長,為保證水壓試驗時供水量的充足,應對系統水容積進行計算;為控制升壓速度,應選擇合適的試壓泵,一般選用手動泵,如選用電動泵,則應考慮到泵的揚程及出水流量是否合適;水壓前還應重點檢查管路系統各禁固螺栓是否裝配齊全和緊固妥當;由于該系統設計壓力為3.82MPa,出口溫度為450℃,計算水壓試驗壓力時應考慮溫度修正,本方案中系統試驗壓力取5.25MPa;對現場制作的盲板選擇也有一定的要求,應根據所選盲板材料對其進行強度計算,使其厚度能滿足水壓強度的要求。在水壓過程中,根據規程要求,監檢人員應到現場進行監督及實物檢查,主要檢查其水壓順序及程序是否按方案的要求進行,以確保試驗順利進行。水壓結束后,一定要將殘余的水徹底放盡,并對管道進行吹掃,以防高溫煙氣中的SO2、SO3和水生成酸而腐蝕管壁。3.6試驗程序鍋爐壓力試驗結束后,還應進行調試。調試結果的好壞,對鍋爐今后能否正常使用至關重要,監檢人員對此絕對不能忽視。調試一般由鍋爐制造單位進行,主要對各種連鎖保護裝置的功能進行測試和調整,并通過烘爐、煮爐、蒸汽嚴密性試驗、安全閥調試及沖管等過程操作,以達到鍋爐能滿足在工藝條件參數下安全運行的目的。在調試過程中,應注意以下幾點:(1)烘爐應在水壓試驗及氣密性試驗結束后進行,由于硫酸余熱鍋爐的特殊性,烘爐應按照現場情況制定方法和工藝,在監檢中,應對此工藝進行確認。(2)煮爐時應根據管道系統中的鐵銹程度控制加藥量,并應將藥劑充分溶化成溶液后,由鍋筒的備用接頭處用臨時加藥箱加入鍋筒。加藥時可先將鍋筒水位降低些,待加藥完畢后再補充至高水位,必須注意不能使藥液進入過熱器內。(3)煮爐結束后,應及時放掉堿水,對接觸藥液的閥門均要清洗,并應打開人孔門進行檢查,對殘留的污物應徹底清除干凈。3.7熱壓工藝設計在硫磺制酸過程中,煙氣中含有大量的SO2、SO3,煙氣以正壓方式流動,因此在安裝中還應注意以下事項:(1)焚化爐出口進入管殼式蒸發器的溫度約1050℃,應對管殼式蒸發器進行絕熱處理,以避免高溫管板產生溫差應力,同時高溫煙管端部插入鋼玉質保護套管,管板外側敷設耐火澆注料,進出口煙箱內側設置耐火層及保溫層。絕熱材料耐火度大于等于1750℃,耐壓強度大于等于4000N/cm2,且應耐腐蝕。(2)各受熱面之間的連接管道在現場確認并制作,與高溫過熱器