電站鍋爐專業風險預控工作的一個重要使命，就是防止受熱面管道的爆漏。作為國華公司系統首臺投產的國產600MW亞臨界機組，不論在運行人員對燃燒系統的掌握和控制上，還是點檢人員對熱力設備的性能診斷上，都將是一個考驗。由於臺電#1機組尚未進入試生產階段，還得不出鍋爐的運行情況。下面，從鍋爐爆管的簡單機理著手，結合臺電鍋爐設備特點和#1鍋爐安裝檢驗的情況，對機組投產後的防爆工作提出若干看法。
（一） 鍋爐爆管的簡單機理、分類與查證眾所周知，當鍋爐的管壁在高溫煙氣中受熱，如果得不到可靠的冷卻，其運行溫度超過設計值或超過運行時限時發生損壞，即為過熱。而由於鍋爐管道內部堵塞、缺水、水循環破壞或膜態沸騰等原因，也將造成管道短期超溫爆破。大部分短期超溫損壞處呈現出明顯的脹粗變形，在破裂處呈現刀刃狀的邊緣。
另一種常見的情況是中長期的超溫。當鋼材長期地工作在蠕變溫度以上，金相組織發生變化，包括珠光體球化、碳鋼和鉬鋼的石墨化、奧氏體鋼發生相沉澱等，從而降低金屬的晶間強度而損壞。這種情況下管壁沒有明顯減薄，厚唇狀的斷口是高溫蠕變的特徵。
此外，還存在管道焊接質量本身的問題。由於焊縫缺陷或性能劣化的原因造成爆管的現象也是常見的。同時，造成受熱面管道早期爆管的因素往往是多方面的，如超溫和內外壁氧化的雙重作用，如焊縫質量缺陷和結構交變應力的共同作用。
如果對鍋爐爆管的現象作進一步的歸納分類，可以將爆漏的方式分為應力溫度類的斷裂、工質側腐蝕、煙氣側腐蝕、磨損、衝蝕、疲勞、質量控制失誤等七種。從直接的失效方式來看，每一種類型又表現為幾種失效方式，如應力溫度類斷裂可以是短期過熱、長期蠕變、異種鋼焊接失效、石墨化等情況，在此不一一列舉。
上述爆漏方式是可以通過爆口的宏觀、微觀形貌特徵來判斷的，即推測管子的某種失效變化過程。但引起這種變化過程的因素（稱為爆管的根本原因）往往可能不止是一種情況。判斷出爆管的根本原因是最關健的工作，分析出哪些是真正的原始滲漏點，哪些是派生的受衝刷洩漏點是非常重要的，是採取預防和修復措施的重要依據，必須對爆漏的性質進行嚴格的查證。
為了做到這一點，除了現場查證、取樣檢驗、斷口分析、金相檢驗等手段外，還必須結合鍋爐運行工況來綜合分析。從點檢定修模式中要求對設備性能劣化狀態診斷的要求上來說，專業技術人員除掌握鍋爐結構特點和選用鋼材的金屬性能外，還必須對鍋爐燃燒調整、汽水系統運行工況、熱力負荷特徵、熱力設計數據、煤質、實際結渣情況等進行系統性跟蹤分析，從電廠自身鍋爐設備的特點來掌握和分析受熱面管道的情況。這也要求，點檢人員和運行人員的實踐知識要全面，並能緊密合作。當然，準確的分析和防爆有賴於對同類型鍋爐投運情況所積累的豐富經驗。
（二） 臺山鍋爐設備簡況及其特點國華臺電一期工程選用5臺600MW國產引進ABB-CE燃燒技術的機組，鍋爐型號為SG-2026/17.5-M905，是在總結上海吳涇第二發電廠兩臺亞臨界、一次中間再熱、平衡通風、控制循環燃煤汽包爐的設計、製造和運行的基礎上，按創優、創名牌的要求進行改進設計和製造的。過熱器出口蒸汽流量MCR為2026t/h，蒸汽壓力17.5MPa，蒸汽溫度541℃。再熱汽為流量1671t/h，進出口壓力為3.84/3.64 MPa，溫度為325/541℃。爐頂標高為73000mm，爐膛寬度19558mm，深度16940.5mm，爐膛由φ51X6mm的膜式水冷壁組成，1110根管按熱力負荷和結構分為55個循環迴路。爐膛出口經折焰角和延伸側牆組成的水平煙道流向後煙井及尾部，爐前向後管屏依次布置有分隔屏、屏式過熱器、屏式再熱器、末級再熱器、末級過熱器。省煤器和低溫過熱器布置在後煙井，後煙井深度為12768 mm，尾部煙溫出口流向兩臺三分倉容克式空預器。水冷壁、省煤器和後包牆過熱器主要採用了SA-210C、15CrMo，過熱器和再熱器管屏主要採用了12Cr1MoV、TP347H、T91三種鋼材。
給水管道布置於鍋爐左側，經省煤器出口聯箱引至汽包底部進入。爐前布置三臺低壓頭泰勒爐水循環泵，汽包內飽和汽水分離後由6根大直徑下降管經循環泵增壓後進入環形下水包，爐前後、左右側水冷壁組成55個迴路，均由上聯箱匯聚到汽包，形成水循環系統。鍋爐在負荷>30%時，採用汽包水位、給水流量、主蒸汽流量三衝量控制汽動給水泵的轉速。省煤器給水流量為2015t/h，給水溫度為278℃。鍋爐設計效率為93.47%.鍋爐採用正壓直吹式制粉系統，燃燒器四角布置，切向燃燒，燃燒方式為「對衝同心正反切布置」，以控制鍋爐出口的左右煙溫偏差。主要依靠二次風噴嘴的偏轉結構，而不再是傳統的設計假想切圓。四組燃燒器的中心線近乎對衝，假想切圓直徑近於零。鍋爐共配置6臺HP-983中速磨煤機，分別接至四角燃燒器設六層自上而下，間隔七層二次風噴嘴及頂部OFA消旋二次風，在二次風室內配置三層共12支輕油點火槍。採用擺動結構，除OFA單獨擺動外其餘噴嘴連在一起成一擺動系統。二次風自送風機出口經空預器加熱進入大風箱由風門檔板調節按要求分布於各二次風噴口。設計的一次風風速為24m/s，風率為19.8%，二次風速為54m/s，風率為80.2%.校核煤種煙氣最大流速為水冷壁垂簾管處10.21m/s.過量空氣係數為1.2.空預器出口煙溫為132℃。鍋爐燃料消耗量為230.90t/h，爐膛斷面熱負荷為4679.51Kw/m2，爐膛容積熱負荷為87.63 Kw/m3.爐膛最大局部熱負荷標為在33.36米，最大值為1574.4X103KJ/h.m2，最大平均熱負荷位置在38.49米標高，吸熱修正後為740.8X103KJ/h.m2.而最上層燃燒器中心線標高為34780mm.鍋爐已於8月8日完成冷態空氣動力場試驗，完成了一次風速測平、標定、二次風檔板特性試驗和水平煙道風速分布測量，試驗結果符合設計要求，爐內無貼壁風，強風環居中，電除塵煙氣流量偏差較小。總體達到了冷態通風試驗的性能要求。
過熱器的汽溫調節主要採用二級噴水減溫，再熱器採用燃燒器擺動及過量空氣係數調節。設計當再熱器入口蒸汽溫度偏離設計值20℃，出口汽溫能達到額定值，受熱面金屬不超溫。鍋爐爐膛配備90隻牆式吹灰器，共分5層。最底層燃燒器下面布置一層，最上層燃燒器上面布置四層。水平煙道和後煙井布置了44隻伸縮式吹灰器。吹灰蒸汽來自分隔屏過熱器出口聯箱。
汽水系統工質溫度測點布置在省煤器進出口管道、下降管、過熱器一二級減溫器進出口、末級過熱器出口、再熱器減溫器進口、再熱器進出口處均裝有。工質壓力測點分別布置在省煤器入口、汽包、過熱器出口及再熱器進出口等處。金屬壁溫測點集中在爐頂聯箱大罩殼內。鍋爐在汽包、過熱器出口、再熱器進出口共裝19隻彈簧安全閥，在過熱器出口還有2隻動力洩放閥。
鍋爐設計燃用100%神華煤，但為預防結渣嚴重，最終的配煤試燒方案還未確定，將結合熱態燃燒調整試驗進行。校核煤種的低位發熱量為22330kj/kg，哈氏可磨係數為50，揮發份為38.98%，灰分為12.60%.灰軟化溫度為1120℃，灰熔化溫度為1160℃，CaO的含量達到為28.73%，Fe2O3的含量達到25.48%.校核煤鋁矽比SiO2/Al2O3=1.97，鈣酸比B/A=1.654，矽比G=29.07，灰成分綜合判斷指標R=4.87，結渣溫度tiZ=575℃，著火穩定係數Rw=5.69，燃料燃盡係數Rj=35.08.以上數據對預防爐管超溫和爆破是有重要參考意義的。從上述情況看出，作為600MW亞臨界機組的設計，存在以下幾個重要特徵：
1）該型號鍋爐引進CE燃燒設計技術，在爐膛結構、膨脹和爐頂密封設計、燃燒器布置、熱力循環、控制保護、汽溫調節等方面均比早期投運的600MW機組有了重要的改進，熱力系統可靠性已大為提高。鍋爐選用的金屬管材裕度充足，高溫性能較好的滿足正常工況要求。
2）由於四角切向燃燒造成的爐膛出口煙氣殘餘偏轉，通過合理化設計和調節手段，能較好的消除左右側汽溫偏差和煙氣流不對稱，出口煙速均分範圍合理。但在冷態空氣動力場試驗時發現，在爐膛出口屏過、屏再範圍的左右側風速偏差還是明顯的，需要在熱態下進一步觀察和調整。
3）為防止熱負荷局部集中和防結焦，爐膛斷面結構尺寸較大。最上層燃燒器中心至分隔屏底的距離為20130mm，使受熱管屏底部的熱負荷有所降低（BMCR下分隔屏底為1374℃），並控制爐膛出口煙溫在1032℃以下，這對防止管壁超溫和高溫氧化有利。最下排燃燒器至冷灰鬥轉角的距離為5969mm，若燃燒器向下傾時對爐膛下部和冷灰鬥的輻射也將是明顯的。
4）水循環系統由於採用循環泵和內螺紋管，下水包採用不同規格的節流圈，爐水在進入汽包之前不發生汽水分離相變，爐膛燃燒區不直接衝刷水冷壁，因此如無異物堵塞一般不會發生超溫情況。對剛性梁的設計也使水冷壁結構應力拉裂的可能大為降低。
5）設計煤種和校核煤種具有高揮發份、中高水份、低灰份、特低硫、熔融性低的特點，說明該煤種的著火、燃燒穩定性和燃燼特性較好，但煤種易自燃、結渣性將較為嚴重，煤種的沾汙性較強、傳熱特性差，煤種的磨損性輕微。因此，對該煤種應十分重視對結渣的分析，加強吹灰。
6）各種工質測點和壁溫測點布置合理，給水採用三衝量調節，能較好的穩定鍋爐水位和汽溫。爐管洩漏報警裝置的投用，將對早期判斷爆管傾向有著重要的參考作用。
（三） 國華臺電#1機組基建期鍋爐焊接及檢驗情況國華臺電#1機組鍋爐本體「三器一壁」製造焊口總數為39430個，所有焊縫100%無損探傷檢測，經RT（TV）檢查一次合格為38234個，一次合格率96.97%.安裝受監焊口達到27000個，進行100%的檢驗，其中RT50%，UT50%.鍋爐外圍管道焊口3000多個，進行50%的RT檢驗。
在安裝和設備監造期間，對廠家焊口、安裝焊口共66000多個進行滲透檢查。對受熱面49528個彎頭進行了100%測厚。末級過熱器、主蒸汽系統T91材料的焊口進行100%UT、100%RT、100%PT的檢驗。
安裝前對所有合金設備或管道焊縫進行了100%的光譜複查工作，共發現不符合點數552點。所有材料不符合項，都得到了妥善的處理。
在國華臺電的嚴格要求下，安裝單位採取了嚴格的質量控制措施，每周統計焊接一次合格率，應用統計表和P控制圖進行分析，確保焊接質量處於受控的狀態。#1機組的安裝期間，焊接一次合格率始終高於目標合格率98.5%.所有檢驗工藝按工藝卡進行，所有的檢驗和試驗記錄都做好籤證，並加以整理分類保存，以保證所有的檢驗和試驗均按要求規範進行。檢驗報告應由相應資格的人員籤證、覆審、批准。檢驗員由初級或初級以上人員擔任，評定與審核人由中級或中級資格以上人員擔任。為了保證射線底片評定的準確性，聘用了高級射線人員對射線底片進行複評，從而最大限度減少了底片漏評或錯評的隨機性。
在滲透檢驗工作中，適當延長了滲透時間，以提高缺陷的檢出率。在射線檢驗工作中，薄壁小徑管如末級再熱器、屏式再熱器、牆式再熱器，選用了先進的Se-75射源進行射線檢測，有效地提高了小徑管焊縫射線底片的靈敏度和寬容度，從而提高缺陷的檢出率。在使用Ir-192射源進行射線探傷過程中，注意優化最佳探傷參數的同時，應用了濾光板的技術和定向曝光的技術，從而有效減少了散射線對射線底片的影響，提高射線底片的探傷靈敏度。在超聲波探傷過程中，使用距離-波幅曲線代替面板曲線進行檢測，從而減少漏檢的可能。
國華臺電於2003年1月17日對#1機組鍋爐進行了超水壓試驗。一次汽系統水壓試驗的最高壓力為額定壓力的1.5倍，即29.69Mpa，試驗中未發現有洩露和異常變形等現象；二次汽系統升至1.5倍再熱器設計壓力6.45MPa，未見有變形和滲漏現象。從升壓和檢查的情況來看，此次超水壓試驗取得了一次性成功。
（四）對投產期預防爆管的若干措施國華臺電#1爐超水壓試驗一次性順利通過，說明鍋爐出廠焊縫、安裝焊縫的整體質量還是有保證的，同時冷態空氣動力場的試驗結果也為熱態燃燒調整打下了良好的基礎。為做好鍋爐四管爆漏的預防工作，根據上述爆管的簡單機理和該型號鍋爐設備的特點，在機組運行中，特別是在168整機試驗和首次停爐檢修期間，必須對鍋爐的運行工況和受熱面管道進行嚴格的監控，作為鍋爐設備的點檢人員和運行人員，以下幾點工作是非常重要的：
1）機組試運行期間會同調試所專家進行熱態燃燒調整和運行調節試驗，對煤粉取樣、飛灰取樣、排煙成分、爐渣取樣、錶盤數據、配風特性、運行氧量、熱效率、摻燒方式等進行綜合分析，並在每種試驗工況下觀察壁溫變化和吹灰效果。運行人員、點檢人員、試驗人員要組成燃燒調整研究小組和防爆管技術攻關小組，並將燃燒試驗結果作為預防超溫爆管的重要基礎。
2） 嚴格監控好鍋爐啟動情況。鍋爐啟動時降低爐管溫升降速度及減少兩側煙溫差。隨著爐溫升降速度的降低，施加在爐管上的熱應力隨之減低。降低爐兩側的煙氣溫差，爐管過熱的狀況將大大減少，其造成的熱應力也隨之減少。應採取措施減少鍋爐的啟停次數，因溫差引起的熱應力疲勞的周次則相應的得到降低，從而減少疲勞爆漏的發生。
3） 應採取措施降低鍋爐振動頻幅，減少煙氣湍流。鍋爐振動會造成管子受約束部位機械應力疲勞。因此，通過對煙氣湍流等進行控制，對支吊架進行調整或加裝減振器等措施使其疲勞頻次減少。通常，此類原因引起的爆漏多發生在聯箱管座、鰭片焊縫、水封槽焊接處及爐頂密封板與管焊縫等位置。
4） 對鍋爐吹灰器投運下的汽溫和壁溫變化情況進行分析比較，確保吹灰器不卡澀、吹灰蒸汽參數正常、吹灰工藝優化。
5） 密切關注爐管洩漏檢測裝置的信號特徵，結合運行參數和現場聲音作認真分析。
6） 利用停爐檢修的機會對吹灰區域的管壁、防磨夾等進行重點檢查。對容易發生洩漏的位置如煙氣走廊、過熱器定位管、噴燃器風箱的板與管焊接處、密封板等處進行重點檢查。
7） 停爐檢修時加強對不鏽鋼異種接頭及不鏽鋼彎頭的檢查。對於異種鋼接頭，由於兩種材料的線膨脹係數相差較大，因此容易產生沿晶裂紋，通過對金相檢查等方法可發現；對不鏽鋼彎頭可通過無損檢測及測厚等方法發現其有無堵塞。
8） 做好鍋爐給水及水循環系統的日常取樣分析工作，一旦水質超標應立即查證處理，同時加強凝汽器的檢漏工作。嚴格執行《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》、《火力發電廠水汽化學監督導則》、《關於防止火力發電廠凝汽器銅管結垢腐蝕的意見》以及其它有關規定。
9） 專業人員要做好運行實時數據和工況變化趨勢的分析。經常分析給水調節、減溫水投入、配風變化、鍋爐排煙溫度、熱負荷分布規律、結渣變化規律和某部位的超溫情況，加強運行監視。
10） 一旦發生爆管，對爆管失效方式的判斷和根本原因的查證是非常重要的，一定要找到原始漏點。防爆管小組應針對爆管的具體情況開展專題研究。