从一起锅炉膨胀停机事故谈项目建设全过程管理的重要性

陈世然， 王元新

（中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176）

1 存在问题

该锅炉是一个钢铁企业65 MW高炉煤气发电工程的高温超高压锅炉，燃料为高炉煤气，于2017年9月26日正式投产，负荷50%～60%，平稳运行。10月8日3#高炉点火投产，锅炉机组、汽轮发电机开始升负荷，10：45点升负荷到58 MW、90%；在下午4:00交接班例行巡查时发现，锅炉尾部受热面膨胀异常，受热膨胀严重受阻，具体表现：

⑴在锅炉尾部受热面17.0 m标高位置——低温省煤器与高温省煤器、低温再热器之间的膨胀节，没有出现应有的变形现象：受热面整体向下膨胀、挤压膨胀节变形收缩，膨胀节竖向方向尺寸变小。

⑵尾部受热面呈现不正常的向外膨胀现象：吊挂装置的吊杆出现上顶（松弛）现象，低温再热器、高温省煤器的吊杆上顶。

⑶低温再热器出口集箱垂直向上膨胀50 mm。

⑷膨胀节左右两侧钢板开裂。

⑸膨胀节上方的烟气分配电动挡板门左右两侧钢板开裂。

⑹低温再热器入口集箱安全阀的前、后恒力弹簧吊架，前者弹簧没有发生移位变化，后者变化量过小。

⑺低温再热器入口集箱安全阀的排汽管道没有发生位移变化。

220 t/h高温超高压锅炉膨胀异常的实测值与设计值见表1。

发现该现象后，随即降低负荷，负荷维持在40%～60%。

2 处理经过

经总包单位组织锅炉厂、锅炉安装施工单位、筑炉施工单位、膨胀节生产厂、恒力弹簧吊架制造厂等各方技术人员，查看现场，分析原因，查证图纸、设计，追溯施工细节，一致认为该现象的出现，是锅炉尾部受热面——低温再热器、高温省煤器的膨胀受到严重的障碍，其主要原因是膨胀部件活动受阻。膨胀部件活动受限的最大可能原因是：膨胀节内耐火层浇注影响膨胀节工作。因此，应该立即停炉进一步检查，查找、分析、核实原因，再对症下药整改；编制了应急预案，要求施工单位同步备料、机具、人员以确保尽快处理。

表1 220 t/h高温超高压锅炉膨胀异常的实测值与设计值一览表

随即安排停机整改，各关联单位的技术人员次日到场。进入锅炉检查发现，膨胀节段耐火层未设置伸缩缝，是一体结构；未按设计施工，造成结构上的缺陷，障碍膨胀。

3 原因分析

经全面检查锅炉尾部受热面、烟道，查看膨胀节、筑炉耐火层、锅炉刚性梁与悬挂受热面的关系、低温再热器、高温省煤器、水冷屏、与之连接安装的管道等状态，现象如下：

⑴膨胀节段耐火层，自上而下，与炉墙耐火层一体浇注而成，中间无隔断、缝；

⑵膨胀节段耐火层，无变形、损坏现象；

⑶锅炉温度降到50℃时，锅炉尾部的外在膨胀现象消失，各吊杆恢复原位；尾部受热面、吊挂装置正常，无异常现象；尾部受热面、吊挂装置与刚性梁关系正确，无无关连接；低温再热器入口集箱的恒力弹簧吊架发生移位变化变化不明显，其安全阀的排汽管道没有发生位移变化；

⑷凿开膨胀节段耐火层，发现：

①耐火层厚度200 mm，膨胀活动件无任何移动痕迹；

②活动件的临时支撑固定钢板，未拆除，仍固定在原处；

③织物膨胀节的膨胀缝、膨胀活动空间及移动件，均浇注在一体耐火层内；见图1。

图1 膨胀节被浇注

⑸烟气分配电动挡板门除两侧端板开裂外，无其他异常现象。

⑹锅炉其他部位、受热面的膨胀正常，符合设计，无异常现象。

经各方查看、论证、分析，一致认为，根本原因是膨胀节处的耐火层没有正确施工，膨胀缝未按照要求设置，致使膨胀失效。

4 整改措施

经过结合现场实际情况，查证图纸，结合膨胀节功能，作用范围和要求，以及满足锅炉尾部受热面的膨胀需要，采取以下措施以快速地解决问题：

⑴按照设计要求，重新设置膨胀缝，保证膨胀节的功能正常发挥：

①凿除膨胀缝处上下280 mm范围的耐火层，下方直到膨胀节刚性支撑梁板；切断耐火层的钢筋网，形成上、下断开的2个部分；拆除原临时支撑件。

②280 mm 长（垂直方向）、厚度 200 mm“L”形区域填塞复合硅酸铝毡/板，最终厚度压缩为80 mm，不超过90 mm，不少于50 mm；形成无障碍的、自由膨胀活动的空间。

③以细的不锈钢钢丝网或钢筋网护好负荷硅酸铝毡/板，防止吹走。

④在此膨胀空间段（280 mm）外侧，浇注一层160 mm厚度耐火层。

原耐火层断开成为上、下两段，200 mm的空间填棉毡形成膨胀活动空间；原耐火层外紧贴做一层耐火层，下部与原耐火层下段浇注成一体，整体形成一个“│”嵌入“L”形，与膨胀活动的套筒保持一致，确保膨胀畅通无阻。见图2。

设以阶跃信号作为输入信号，幅值为r，假设系统的误差不是很大，则根据泰勒级数的展开式有eau-1≈au，根据中值定理，图1系统输出Ψ为

图2 改造后的膨胀节

⑵自然风干养护30 h。

⑶烘炉24 h。按照烘炉曲线进行。

⑷整体提升低温再热器、蒸发器、低温省煤器吊位，即拧紧吊杆顶部螺母。

⑸试验、调整恒力弹簧吊架。

通过拉力试验确认弹簧是否符合要求；将阀前的弹簧更换为弹性系数较小的弹簧。

⑹调整低温再热器进口集箱的安全排汽管道的固定方式。

安全阀排汽管道φ426×10计22 m，沿高度方向布置4个环形抱箍，改环形抱箍，增加与排汽管道的间隙，避免阻碍管道随受热面膨胀而活动。

5 实施效果

10月11日晚上9:00停炉，10月14日凌晨2：30完成所有的整改措施，10月15日8:00点火，晚上10:00并网发电；低负荷40%运行到10月16日8:00，开始升负荷，到下午4:00负荷至56 MW；观察膨胀平衡、到位、正常，符合设计要求；经后续几天的密切观察，一切正常，未发现异常现象。这表明，问题得到了根本性的解决，原因查证正确、处理措施得当。

6 总结

该问题的出现，根本原因是尾部受热面的膨胀节耐火层浇注错误，消除了膨胀节的功能，是一起比较严重的质量事故。

该事件发生后，EPC总承包方积极处理，充分发挥了EPC总承包单位的优势，积极地履行EPC总承包工作而承担的全过程工程咨询职责和功能：

⑴反应迅速，立刻应对生产要求：给业主方定心丸，确保设备、系统安全；基本没影响生产；

⑵落实现场情况，给予业主非常可信的原因分析和应急预案；

⑶在等待高炉休风过程中，积极组织关联单位人员到场，一起分析原因、提出解决措施；消除可能的原因，先行验证可能的原因；同时按照预备整改方案，立刻准备好材料、机具、作业人员，待条件具备即刻展开整改作业；

⑷停炉后，同步观察现象；待条件成熟，即进入炉内检查，拆除隐蔽，进一步核实原因；

⑸依据情况和因素，很快确定了问题的根本原因和解决方案，随即展开作业；

从发现问题到停炉，77 h；停炉、找原因、定方案、整改，到重新并网发电，97 h。

⑹原因分析、问题的解决方案、整改，恢复生产，安排紧凑、行动有效；将损失降到最小。

一个较大项目的实施，涉及设备生产商多，专业化程度高；构成的各种设备和系统复杂、繁多，性能、技术、节能、环保、安全、成本、质量、进度等要求比较高，确实需要一个专业领域够宽、业务范围够广、总体整合能力够强的单位，实施全方位的管理，充分保障项目的顺利而高效地投产，节约项目投资。建设方则省钱省心省力，项目尽快投产见效，这是EPC项目承包模式和全过程工程咨询管理的优势，也是国家推广全过程工程咨询管理这一新型工程建设组织模式的目的。