廣東粵華發電有限責任公司三期2臺300MW機組（5號、6號機組）是20世紀80年代中后期我國引進國外技術、自主設計制造的1 025 t/h亞臨界中間再熱式單爐膛四角噴燃UP型直流鍋爐。爐膛由1396根規格為∮22mm×5.5mm(或∮25mm×6mm)的內螺紋管與扁鋼焊接成的膜式水冷壁組成，水冷壁自下而上被分為冷灰斗、下輻射區、中輻射區、上輻射區。工質在水冷壁中一次上升，中間布置3組混合分配器，以消除管屏間吸熱偏差，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機、秸稈壓塊機壓制的生物質顆粒燃料。
    由于設計、制造、安裝等方面的原因，鍋爐水冷壁自投產以來常發生拉裂、過熱爆漏事故，嚴重困擾著機組的安全可靠運行。
1、水冷壁爆漏的原因
1.1水冷壁管與剛性梁的連接設計不合理
    將疏形板直接焊接在水冷壁管和剛性梁上，由于水冷壁管熱脹冷縮較快，而剛性梁熱脹冷縮較慢，當機組在啟�；蚣訙p負荷較快時，水冷壁管內汽水動力波動大，導致水冷壁管與剛性梁的熱脹冷縮不一致而發生疏形板拉裂，引起水冷壁管泄漏。
1.2混合器處水冷壁進、出口彎頭間的連接和密封結構設計不合理
    混合器處水冷壁進、出口彎頭間的密封為H型全電焊密封結構（見圖1）．管子鰭片的寬度為13 mm，彎頭間密封塊的寬度為53 mm。由于I、Ⅱ級混合器處水冷壁進、出口彎頭的溫度較高，受爐膛溫度變化的影響特別大，當機組在啟停或加減負荷較快時，水冷壁管內汽水動力波動大，導致水冷壁管子、鰭片、彎頭密封塊之間的熱脹冷縮不一致，常在水冷壁進、出口彎頭A(或B)處發生熱應力集中而導致水冷壁管被拉裂。
1.3水冷壁安裝質量差
    在機組小修時對下輻射水冷壁進口彎頭的現場安裝焊口進行了100% RT檢測，發現有46%焊口存在焊瘤超標缺陷。超標的焊口焊瘤造成水冷壁管內流動阻力增加，致使管內介質流量偏少而產生過熱；機組長時間的高負荷運行又加劇了水冷壁管的長期過熱問題。當水冷壁管的強度降到低于許用值時，最終發生長期過熱爆漏事故。
1.4水冷壁聯箱內有雜物
    在事故處理中，用內窺鏡對爆管處相應的進口聯箱進行檢查，多次發現聯箱內部有焊渣，少量片狀氧化物等雜物。這些雜物被流動的介質帶動，易停止在水冷壁管口或進口彎頭處造成管子堵塞，水冷壁管因介質流量不足而發生短期過熱爆漏事故。
1.5爐膛燃燒火焰中心偏移
    通過對水冷壁爆漏位置的統計，發現在后墻水冷壁靠B、C切角的下輻射出口水冷壁發生多次過熱爆漏事故，這是因鍋爐燃燒調整不良、爐膛燃燒火焰中心偏移造成爐膛出口兩側煙溫偏差大、水冷壁管壁超溫。
2、水冷壁改造的技術措施
    由于下輻射區發生水冷壁爆漏事故較多，因此利用機組大修對5號、6號鍋爐下輻射區水冷壁做整體更換（見圖2）。改造范圍為中輻射水冷壁進口焊口（標高34. 15 m）至冷灰斗水冷壁出口焊口（標高15. 06 m）的所有設備，其中包括四周水冷壁管、I、Ⅱ級混合器處水冷壁進、出口彎頭、聯箱、四個切角的水冷套管及其附件（如看火孔、打焦孔、吹灰孔、人孔門及其密封盒等）、三次風噴燃器連接體及其箱殼等，共約130 t，不包括該范圍內的剛性梁和I、Ⅱ級混合器及其連
2.1改造水冷壁與剛性梁的連接結構
    取消水冷壁與剛性梁焊接梳形板的固定式連接，改為焊“V形板+7字插銷”的活動式連接結構，即將V形板焊接在水冷壁管的鰭片上，避免V形板直接與水冷壁管焊接（水冷壁中部膨脹死點處的V形板直接與剛性梁焊接），通過7字插銷將水冷壁固定在剛性梁上，這樣可有效防止水冷壁管被剛性梁連接板拉裂。
2.2改造I、Ⅱ級混合器處水冷壁進、出口彎頭的密封結構
    取消彎頭間的H型全焊接密封片。在焊接水冷壁管間的密封板時，只對彎頭靠爐膛端直管段的密封板進行焊接，彎頭間及其起彎點20mm范圍內的密封板不進行電焊（見圖3）。具體方法是在彎頭間的空隙處穿一條+8 mm圓鋼，在爐外側的鰭片上焊圓鋼拉釘，拉釘的高度為30 mm，拉釘的間距為150 mm;在該處水冷壁下焊口上部20 mm處固定一條L50角鐵，在角鐵上方灌注50 mm厚的耐火混凝土，灌注的高度以該處水冷壁上焊口下部20 mm處為準。這樣既保證了該處的密封性，又使該處的水冷壁彎頭膨脹自由，消除應力集中問題，防止水冷壁管被拉裂。
2.3減少水冷壁安裝焊口數量
    取消112個水冷壁聯箱的管座焊接短管，將I、Ⅱ級混合器處水冷壁進、出口彎頭加長，并直接焊接在聯箱上，共減少5584個焊口；還減少了原輕油槍預留孔焊口96個，消除了安全隱患。
2.4提高I、I級混合器處水冷壁進、出口彎頭的材質
    將I、Ⅱ級混合器處水冷壁進、出口彎頭（即中輻射進口彎頭、下輻射進口及出口彎頭、冷灰斗出口彎頭）的管材由原20G改為15CrMo，提高了水冷壁彎頭的防爆漏能力。
3、水冷壁改造的注意事項
3.1提高水冷壁管材的采購質量
    從采購到加工過程著力提高水冷壁管材的質量，嚴格各項檢驗制度，把好材質關。水冷壁加工后，對所有對接焊口100%RT檢驗+聯箱熱處理和硬度檢驗，聯箱管座角焊縫著色檢查，并清理管子和聯箱內部可能存在的鐵屑及雜物，進行通球試驗、水壓試驗，最后用膠塞封堵管口，確保水冷壁備品備件的質量。
3.2提高水冷壁的安裝質量
    應選擇有豐富經驗的安裝單位進行安裝，并嚴格按質量控制計劃進行各項檢查和驗收。在水冷壁安裝前，由施工承包單位對水冷壁備品備件的焊口進行5%RT抽檢，對所有水冷壁管屏、水冷壁彎頭進行通球試驗和核對圖紙尺寸，用內窺鏡檢查聯箱的內部情況，通球后用膠塞封堵管口，檢查管子表面，應無裂紋、縮孔、夾渣、粘砂、折迭、重皮、咬邊等缺陷，再次確保水冷壁備品備件的質量。
    采用間隔分段法進行水冷壁管屏的拆裝，即沿四周水冷壁每隔1屏地更換水冷壁管屏，待安裝新管屏后再更換剩余的管屏。水冷壁管采用全氬焊接工藝。在舊水冷壁管割除時，必須使用機械切割方法割除，注意不得割傷相鄰管子。所有現場對接焊口進行100% RT檢驗，杜絕焊口焊瘤超標、氣孔、夾渣等缺陷，確保焊口焊接質量。
    大修鍋爐酸洗后，加強鍋爐受熱面管、聯箱的沖洗和排放水工作，以便將聯箱內部可能積存的雜物沖洗干凈。同時，割除水冷壁進口聯箱、進水過濾器的堵頭，檢查清理內部異物，確保汽水系統內部干凈、無雜物。
3.3提高鍋爐運行的可靠性
    大修后對鍋爐進行空氣動力場試驗，優化鍋爐燃燒調整，防止爐膛燃燒火焰中心偏移。在機組啟動前進行鍋爐水動力試驗，嚴格按照鍋爐水動力試驗方案要求調整52個水冷壁節流閥的開度，使各屏水冷壁的水動力分布合理，減少水冷壁管屏的吸熱偏差。
4、結  語
    水冷壁改造后，使5號、6號鍋爐水冷壁的結構性能、安裝質量得到了提高，2臺直流鍋爐水冷壁爆漏次數由2006年的13次下降到2008年的4次，至2008年10月28日，全廠實現了安全運行1 004天，超過了該電廠歷史最好的安全運行記錄。
    機組運行實踐表明，改造后的水冷壁提高了對機組負荷變化的適應能力，有效降低了水冷壁爆漏事故的發生次數，從而提高了鍋爐運行的安全可靠性。


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