达钢高炉煤气项目过程控制技术经济分析.doc

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四川达钢高炉煤气发电项目过程控制技术经济分析

四川达钢高炉煤气发电项目施工总承包工程于2011年9月29日并网发电成功，该工程自2011年3月20日开工到成功实现并网发电历时6个月时间完成，在这半年的施工期间，克服土建、安装施工过程的各种困难，协调处理设计、施工的各样问题，最终在保证安全和质量的前提下完成施工并网发电。

虽然结果和成绩是值得肯定的，但项目部没能按照业主工期要求如期投产，并在项目实施过程控制中，特别是在调试阶段，出现了一系列设备运行故障值得我们去总结，为下步类似工程提供借鉴经验。

本项目客观上存在两大难点：

第一，工期任务紧，且很多工作是在条件不具备的前提下进行的；

第二，施工场地狭窄且施工环境复杂，导致施工作业面受制约难以展开。

下面从两个方面对本项目过程控制进行技术经济分析：

一、项目施工准备阶段

在项目实施准备阶段，项目部根据现场场地施工情况，对工程各部分的施工顺序进行编排，对项目进行了整体规划。

但因受桩基工程、设计出图进度和设备供货三个方面因素的影响，导致项目没能按预定计划实施：

1、桩基工程

由于业主地勘、桩基施工不到位，导致汽轮机组基础，特别是循环水泵房基础在施工过程中出现补桩施工，影响项目的施工进度。

2、设计出图进度

该项目的施工图纸是边干边等，在很大程度上制约了项目施工准备工作的开展。

①土建图纸：

基础图纸是分开挖图和施工图两部分发放的，在开工的时候只有开挖图，导致在基础开挖前和开挖期间无法组织钢筋进场和进行钢筋预制；而且施工图分地下和地上两个部分发放，导致基础承台施工与柱施工无法有机衔接。

②工艺图纸：

工艺图纸是分系统分批次到位的，导致图纸无法进行有效的会审，各系统间存在的问题无法提前解决，另材料采购计划、材料采购和材料供货工作也得根据图纸到位情况分批次进行，延长了材料供货的周期和采购的成本。

③电仪图纸：

电仪图纸也是分系统分批次到位的，且各系统是根据某个厂家的某个产品而出具的施工图纸，而系统设备采购不可能全按设计指定品牌和型号采购，相应增加设备采购的难度和供货周期，设备订货后厂家返回的资料设计院也没有进行消化深化设计，导致在后期施工接线过程中需将几个相关厂家的图纸和设计院施工图现场比对，造成施工接线时错误率增加和工作效率降低。

另仪表盘柜主机随机仪表柜与采购仪表柜界线不清楚，导致各仪表柜尺寸和颜色有差异，影响了工程的整体形象。

3、设备供货

受甲方采购设备及生产周期的影响，一些设备的到场，尤其是关键设备的到场对工程进度的影响比较大，如锅炉高压给水泵、发电机等（2011年8月30日到货）。

锅炉、汽轮机、发电机组等主要设备发货的完整性、及时性和发货顺序不到位，在一定程度上影响了工程进度。

我们制定了锅炉、汽轮机、发电机等主要设备的发货顺序和时间详细计划，但设备厂家在发货过程中没有按相关计划进行，比如汽包没按预定时间到场，影响主厂房B、C轴施工；屏式过热器到货不完整，导致锅炉后水冷壁及顶棚管安装及相关后续施工的开展；发电机先到定子后到轴承座，导致定子到货后无法开始发电机的安装；DCS柜到场比预定时间晚，虽采取措施先放电缆后接线，但在一定程度上影响了施工的效率。

设备进场，在进行设备清点过程中，项目部没有统一管理进场设备，而是将设备分专业清点移交给各班组，且没进行详细登记，导致一些设备出现丢失现象，产生了一定的经济损失。

二、项目土建、安装施工和调试阶段

在项目施工阶段，专业工程师对施工过程中出现问题及时有效处理施工组织安排不到位，工程施工进度受到影响，下面分专业对施工过程中出现一些问题进行总结：

1、土建部分（4项技术分析）

本项目土建施工存在一个最大的软肋就是施工人员不够，另施工组织和安排没有按项目部要求进行实施，对项目的施工进度产生了比较大的影响。

①锅炉地下烟道及外围平台支架基础施工：

在锅炉地下烟道及外围平台支架基础施工前，项目部安排此两部分施工需同时进行。

因受场地限制，土建、钢筋预制场地安排在锅炉外围平台支架基础附近，影响该部分基础开挖，为了确保工程整体进度目标，在取得业主单位和设计院同意后，将锅炉外围平台由砼结构改为钢柱结构，安排土建单位在2011年6月中旬调整钢筋加工场地，为基础开挖工作做好准备，并且项目部承诺负责场地调整的费用，但土建施工单位在具体实施过程中没有调整钢筋加工场地，对锅炉地下烟道先进行了开挖，导致外围平台支架基础无法开挖，且在锅炉地下烟道施工过程中，不顾项目部的一再催促，以主厂房施工紧为由将地下烟道的施工周期拖得特别长，严重的影响了外围平台支架基础的施工，进而影响了基础上部钢结构和煤气管道的施工，对工程整个施工进度影响相当大。

②汽机岛基础施工：

汽机岛基础要求高，所配钢筋多且复杂，还要预留沟槽和预埋套管，且预埋套管精度要求特别高，土建单位在基础钢筋绑扎过程中没有认真熟悉图纸，施工人员监控不严，导致钢筋绑扎施工不到位，需返工，且返工不及时，导致整个汽机岛施工比其承诺时间滞后半个多月。

③主厂房钢屋面及厂房封闭：

在2011年5月份项目部要求土建施工单位必须在2011年6月底、7月初完成主厂房钢屋面封闭，为汽轮机组在2011年7月初开始进行安装创造条件，而主厂房钢屋面施工直至2011年8月初才完成封闭，导致汽轮机组安装在雨天无法施工，且下雨后已经处理好的设备返锈，增加了机组安装的施工工作量和施工周期。

另主厂房直至2011年9月中旬才完成侧墙彩钢板封闭，导致汽轮机组因厂房封闭不到位下雨油箱进水，油循环合格后油被乳化，对整个项目的调试进度造成了一定得影响，且造成了比较大的经济损失，最后只得将设备和管道中的油全部进行清理干净后，重新加新油进行系统油循环。

④循环水泵房施工：

循环水泵房施工制约着冷却塔的安装和整个循环水系统的试运行，进而影响整个工程的调试进度及投产时间。

在循环水泵房施工过程中，在项目部承诺增加施工赶工费用后，土建施工单位即没有按照自己几次承诺的工期完工，且施工工程中施工不到位，导致大量砼泄露，为以后循环水池清理带来难度，从而影响了循环水系统的调试。

2、工艺部分（9项技术分析）

①锅炉本体筑炉保温：

锅炉本体筑炉保温选用分公司在天铁项目曾经合作过的队伍，一是考虑到该队伍在天铁项目施工期间战斗力不错，施工质量也没存在大的纰漏；二是该施工队伍施工费用相对经济。

基于以上两点选用了该队伍，没有充分考虑到地域问题，本项目没有专业的筑炉工程师把关，而且施工过程中关注度不够，导致锅炉本体筑炉保温施工质量不过关，外观不完美。

②锅炉系统管道吹扫：

在锅炉系统管道吹扫过程中，首先对吹扫前方案制定没有考虑到锅炉过热器系统反洗，以致过热器系统内杂物没有得到有效清理。

再来在锅炉煮炉后考虑到工期节点紧张，在煮炉后没有按规范要求对锅筒进行彻底检查清理。

基于以上两个原因，导致主蒸汽管道吹扫三天八十余次后还不合格，最后不得不再次停炉冷却，对过热器系统进行反洗后，将锅筒打开进行充分检查、仔细清理后才吹扫合格。

③油系统管道安装：

油系统管道尤其是汽轮机前轴承座和主汽门油管道安装，根据以往经验没有充分考虑系统美观和以后检修方便，在没有对系统管道进行规划后再施工，导致施工后的管道不美观且不能满足业主单位检修要求；顶轴油系统管道进轴承座的管道外径只有6mm，管道酸洗清理没法彻底，导致在调试过程中发电机后轴顶轴油管道堵塞，最后只能采取分段冲洗分段焊接安装，为了保障顶轴油管的清洁度最好，将进轴承座管道改用外径为14mm的不锈钢管。

④油系统调试：

在顶轴油系统调试过程中，将油压调整好后，运行半个小时后出现顶轴油压波动，且波动范围大，经多方分析认为是油系统内过滤器在油循环清理过程中没有将过滤器内空气排尽所致，在将过滤器内空气排尽后情况有所改观，但油压波动状况没有根治，只得怀疑是顶轴油泵入口流量不够，最后将泵入口滤芯取出后，进行反复试验才根治。

纵观我们所经历的历次油循环从来没有做到在初次试运行零泄漏，可见我们对运行前油系统管道检查没有彻底，而且重复的错误还在犯，比如主油泵出口外部管道上的止回阀在本项目中方向又再次装错。

⑤　主油泵切换试验：

当汽机冲转至3000r/min进行完相关机械试验后需进行主油泵切换试验，主油泵切换试验不成功主要有三个方面的原因：

一是主油泵入口油压不够，产生该问题的主要原因是低压注油器外包过滤网堵塞或者低压注油器出现泄漏。

二是前轴承座内主油泵出口止回阀被卡滞。

三是前轴承座内启动注油阀进油管被堵塞或启动注油阀阀芯卡滞。

本项目主油泵切换一般需切换两次后才成功，经分析导致该问题的主要原因应该不是以上三个原因，应该是主油泵本身设计制造缺陷，导致汽机转速达到3000r/min后主油泵的压力不能高于电动高压油泵以致切换不顺利。

⑥　凝汽器安装：

根据以往经验凝汽器安装一般需注60%的水，使凝汽器下部的调整弹簧承受一定的工作负荷，然后将其固定调整好后注满水（以保护凝汽器内管道），再进行上部喉管的焊接，将凝汽器与汽机缸体连为一体。

本项目凝汽器安装是参考以往施工经验，没有仔细阅读厂家相关说明书（发电后轴承紧力也是如此，其紧力要求只在安装说明书内寻找，没有仔细阅读厂家说明书，最后只在厂家提醒下，才发现相关要求在厂家提供的运行维护说明书内），说明书要求是在凝汽器内无荷载的情况下进行上部喉管焊接，但万幸的是按图纸要求确保了设备鞍座与支撑立柱的高度；又因本项目循环冷却水回水压力大，以致水压对凝汽器本体存在30余吨向上的抬力，导致凝汽器在运行过程中在调整弹簧向上支撑力和循环冷却水抬力的作用下形成向上走的力，将汽机下缸顶起，刚好青岛汽轮机厂所提供的凝汽器调整弹簧屈服强度过大，经过反复试验调整凝汽器调整弹簧压缩长度才找到恰当的平衡点（该平衡点也不为青汽厂说明书所说弹簧承受凝汽器本身荷载要求）处理该问题。

⑦　凝结水系统管道安装及调试：

在凝结水系统运行过程中，凝汽器内凝结水处于负压状态，凝结水泵入口也必须是负压才能将凝结水顺利引入水泵正常工作。

而在安装过程中，按照设计院施工图纸要求，将平衡管水泵端接入点设在水泵入口管道上，以致在运行过程中出现水泵断流情况，在将接入点改至水泵壳体低压侧后才将该问题处理。

凝结水泵入口图纸要求需设置过滤器，因过滤器产品安装距离与现场实际情况相左，导致每台水泵入口过滤器无法安装，最后只在三台凝结水泵入口主管上设置了一台过滤器，在调试过程中，应调试单位要求清理该过滤器，没有充分考虑到汽机为热机，在清理过滤器过程中势必导致冷空气进入汽机气缸，最后导致汽机上、下缸温差过大，无法立即进行再次启机。

⑧　汽机调试后调整：

汽轮发电机组顺利完成72h试运行后，根据规范要求进行了翻瓦检查，复装后，机组发电机前、后轴承振动大，将机组充分冷却至常温后发现机组同心度出现了变化，怀疑是运行过程中磨损所致，在对汽轮机后轴和发电机前、后轴进行调整后，没有对轴承的油挡进行调整，导致在开机运作正常后出现漏油情况，需停机进行处理。

⑨　循环水系统设计和施工缺陷：

循环水泵房受到场地限制，循环水冷却塔水池设计为地上水池，设计院对水池的溢流和排污系统没有进行系统设计。

因工期紧张，开工前没有对施工图进行图纸会审，没有发现该问题，最后只得在外部处理该问题。

在循环水冷却塔水池刚性防水套管与水池出水管之间缝隙处理过程中，项目施工技术人员没有进行有效的监督，以致于在灌水调试过程中出现漏水情况，最后不得不连夜排水加通宵夜班处理该问题。

3、电仪部分（4项技术分析）

电气、仪表系统除了设计院施工图与设备采购产品不一致，给后期施工带来难度以外，还在各系统安装调试过程出现了一系列的问题，具体如下：

①DCS系统：

DCS柜在订货过程中没有充分考虑到施工周期的紧张和两大系统间调试的先后顺序，没有锅炉DCS系统和汽轮机组DCS系统的屏柜独立开来，导致在DCS系统调试上电过程中两系统有关联的屏柜不敢轻易上电，在一定程度上影响了工程调试进度。

②仪表设备安装：

仪表设备安装过程中存在两个大的问题：

一是施工员没有对各仪表测点安装位置进行系统的梳理，安装后也没进行有效的检查，以致出现漏装现象。

如汽机下缸温度，电缆已经放到位了，就因为安装孔洞被管道施工误占而没安装热电阻，施工人员没有进行反馈，施工员在安装前、后没有进行充分清理和检查，以致出现漏装。

二是仪表安装不规范，没有按照施工规范和标准图集安装要求进行施工，管理人员监督及处理问题也不到位。

如凝汽器热井磁翻板液位计，安装过程没有在取源位置安装一次阀，在调试过程也没有进行冲洗，以致在运行中出现磁浮子卡滞后没法进行清理和更换。

③高压电气系统调试：

高压电气系统调试不严谨，试验没有充分做到位，如在进行发电机核相试验过程中，对三相相序进行了核对，但没对相同期进行充分检查，以致厂家电压互感器一次线接错没有检查到位，如果不是后期同期试验过程中核查到位，就有可能发电机假同期点并网，势必造成大的事故。

④电机试车：

在进行电动机单机试车过程中，高压电机进行了充分的试验，而低压电机只进行点动试验，只对低压电机的转向进行了核对，没有对整个电路进行充分检验，没有在系统调试前充分处理完电路问题。

小结：

项目技术管理是项目实施的灵魂，也是项目得以顺利实施的前提和保障，对于在项目实施过程中出现的系列问题值得我们好好去总结。

项目部工程管理技术人员必须很好的相互沟通，提前预警，做好项目实施技术措施计划，制订外包土建施工队伍和专业班组有效的管理手段，整个项目才能形成一个有机整体，项目管理团队的执行力就强，问题一旦出来要有行之有效的具体解决问题的方案，并在实施过程中得到落实，才能及时有效顺利地处理解决好施工过程中所发生的问题。

八分公司工程技术委员会　收集整理

　　　　　（2011.12.30～2013.09.30）

达钢高温高压锅炉水冷壁爆管原因分析报告

SLG-75/9.8-QG燃高炉煤气高温高压过热蒸汽锅炉自安装后已经运行了十个多月，于2012年8月25日锅炉发生了一根水冷壁爆管，即派人前往现场处理。

通过停炉检查发现爆管位置在标高6890高炉煤气燃烧器上方高度距离1米左右，系后墙左边一侧第三根管，大概在标高8米左右的位置。

一．爆管情况及金相分析

1、爆管破口及截断管口观察

爆管部位呈窗口形破裂（见图一），水冷壁管在爆裂之前，爆口有微弱鼓包现象；爆口边缘较钝并且减薄较多，爆口周围有与爆口相平行的细小的裂纹，窗口形长边沿水冷壁管轴线方向，爆口向火面表面有热负荷较高产生过热和火焰燎烧痕迹。

这种状况属于长期过热造成的破坏，水冷壁管的爆破，正是管径在减薄处超过了极限的结果。

图一

现场割断水冷壁管后，发现发生爆管的管子保留部分管口内侧有氧化皮夹层（见图二），而且特别明显。

图二

该爆管位置处于炉膛热负荷较高区域，爆破管向火侧内壁也有明显的暗红色腐蚀物（见图三）。

图三

2、爆破管的管径变化情况

经查看切割下的爆管部位管子，发现向火面管壁减薄较为严重。

经过测量，管壁减薄处厚度不到3毫米，越接近燃烧器位置管壁厚度也变得越薄，最薄处管壁厚度只有2.8毫米。

爆管部位切割段上口测量尺寸外径由60变为61毫米，内径为52.7毫米；下口测量尺寸外径由60变为61毫米，内径为53.1毫米，证明水冷壁管内侧受到腐蚀，造成壁厚减薄。

管径肉眼观察无明显胀粗,管段无明显塑性变形，且管子胀粗率为1.7%，低于水冷壁管的允许胀粗率3.5%。

3、金相试验分析

我们在爆管管子上取了3个样，编号为1#、2#、3#，1#样为爆口处有过烧和微裂纹的管子，2#样为爆口附近壁厚明显减薄的管子，3#样为距离爆口150mm以上、背火侧的管子。

⑴、1#样情况：

①钢管外壁呈现全脱碳和氧化，组织为铁素体，且铁素体长大。

有晶界烧化现象（即过烧），呈现鱼骨纹。

有数条裂纹，裂纹源位于钢管外壁，开口宽，裂纹头部钝化，呈倒三角，裂缝中有氧化产物，裂纹附近无原始夹杂物缺陷；②壁厚中间部位组织为：

铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体；③内壁部位组织为：

铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体，无明显脱碳；④晶粒度7~8级；

⑵、2#样情况：

①钢管外壁呈现部分脱碳，有氧化，组织为铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体；②壁厚中间部位组织为：

铁素体+偏聚点状珠光体+球状珠光体；③内壁部位组织为：

铁素体+偏聚的点状珠光体+片状珠光体，无明显脱碳；④晶粒度8级；

⑶、3#样情况：

沿壁厚方向整体组织为：

细小铁素体+片状珠光体，内外壁无明显脱碳，晶粒度8.5级。

从金相情况分析，3#样是钢管正常的原始组织，表明钢管原始组织合格；2#样表明在壁厚减薄部位组织发生变化，原始片状珠光体分解、扩散、偏聚，成长为球状，即珠光体球化；1#样表明珠光体球化更加严重，晶粒长大，且伴随着外表面强烈的氧化、脱碳、甚至过烧。

爆管机理：

爆破部位经受高温，组织发生变化，珠光体球化、晶粒长大，基体高温性能明显下降，当低于屈服强度时发生变形，向火侧管径胀粗、壁厚减薄，同时向火侧外壁强烈氧化脱碳造成壁厚减薄（氧化作用）、强度降低（脱碳作用），珠光体球化和氧化脱碳进一步作用，使基体到达断裂极限，于是向火侧外壁出现微裂纹，裂纹长大，最后爆破，同时在壁厚减薄过程中造成过烧。

二、爆管主要原因分析

造成水冷壁管腐蚀爆管的原因是多方面的，有蒸汽腐蚀、碱性腐蚀、酸性腐蚀等，从以上情况综合分析，①破裂的管子位于燃烧器上方1米左右的位置，②图一中明显有过烧和火焰燎烧的痕迹，③金相发现1#样表明珠光体球化更加严重，晶粒长大，且伴随着外表面强烈的氧化、脱碳、甚至过烧，④管子内壁向火侧有氧化物腐蚀，且呈现均匀腐蚀减薄状态。

因此，我们分析认为，这次爆管可能由于燃烧器安装角度不当造成了炉内火焰偏斜或由于燃烧器上方局部破损漏气，造成该局部水冷壁热负荷的分布不均，局部热负荷变化幅度较大，使炉内某些管排的温度过高，造成金属管壁温度波动，破坏了水冷壁管内表面钝化膜的连续性，而钝化膜遭到破坏的地方，汽水具有很高的腐蚀活性，其反应式为3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2。

正常情况下，当钝化膜未被破坏时，管内铁和炉水产生的氢原子被循环的炉水带走，不会渗入钢中。

而当运行的工作条件出现异常时，如热负荷过高，情况就会发生变化，如果产生的氢原子不能很快被炉水带走，就会在较高的温度作用下向向火侧管壁晶间扩散，氢原子通过晶格和晶界向钢内扩散，并与钢中的渗碳体、游离碳发生反应，继而造成氢腐蚀，生成氧化物，同时也会引起碱性腐蚀和氧腐蚀等共同作用，当腐蚀物产生后又会影响管壁传热，加剧管壁温度上升等反复作用，而管子迎火面内侧管壁存在较为均匀的减薄是由于内壁经受汽水腐蚀和热汽水的冲刷，由于氢腐蚀作用下，靠近边沿的晶粒之间有着比较明显的晶间裂纹，当裂纹达到一定程度后，在高压汽水的冲刷下，晶粒可能脱离基体，长此以往造成管子内壁减薄。

炉管在长期热腐蚀减薄和过烧下，导致水冷壁炉管中最脆弱的炉管首先发生爆裂。

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