鍋爐水冷壁管泄漏原因及防止措施

吳貴祥 張海德

（內(nèi)蒙古烏海市海勃灣發(fā)電廠，內(nèi)蒙古 烏海016000）

1 鍋爐水冷壁管磨損機(jī)理

鍋爐水冷壁管的磨損主要集中在三個(gè)區(qū)域：爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損；爐膛四周角落區(qū)域管壁的磨損；不規(guī)則區(qū)域管壁的磨損。

1.1 爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損原因：一是沿爐膛內(nèi)壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動(dòng)方向的改變，因而對水冷壁管產(chǎn)生沖刷，對水冷壁管產(chǎn)生磨損；另一個(gè)原因是在過渡區(qū)域內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)的固體物料運(yùn)動(dòng)方向相反，在局部產(chǎn)生渦旋流，對水冷壁管產(chǎn)生磨損。

1.2 爐膛四周角落區(qū)域管壁的磨損原因是角落區(qū)域內(nèi)壁面向下流動(dòng)的固體物料密度比較高，同時(shí)流動(dòng)狀態(tài)也受到破壞。

1.3 不規(guī)則區(qū)域管壁（如溫度計(jì)、差壓計(jì)等處穿墻管等）的磨損原因主要是不規(guī)則管壁對局部的流動(dòng)特性造成較大的擾動(dòng)。

2 鍋爐水冷壁管出現(xiàn)泄漏的原因有如下幾點(diǎn)

2.1 鍋爐衛(wèi)燃帶處應(yīng)注意避免出現(xiàn)“凸臺”，包括水冷壁管對接焊縫打磨不平形成的“凸臺”及衛(wèi)燃帶水冷壁管澆注料形成的“凸臺”。如果出現(xiàn)“凸臺”，使得下降灰流與水冷壁管形成了沖擊角，不僅加劇對接部位的焊口和鰭片的磨損，而且還對鄰近管子造成嚴(yán)重磨損。這是由于爐內(nèi)循環(huán)物料沿水冷壁向下流過凸臺時(shí)改變方向，直接沖刷水冷壁管子的某個(gè)部位，造成該處水冷壁快速?zèng)_刷磨損，尤其是水冷壁管與澆注料接觸的兩側(cè)。

2.2 鍋爐衛(wèi)燃帶水冷壁管火焰噴涂防磨區(qū)域出現(xiàn)局部材質(zhì)掉落現(xiàn)象，致使水冷壁管產(chǎn)生了切割效應(yīng)，加劇了管壁磨損，水冷壁磨損的部位主要是在一次風(fēng)口周圍的水冷壁管，因風(fēng)粉流沖刷磨損和吹灰器吹掃時(shí)的沖刷磨損等引發(fā)。一次風(fēng)噴口周圍水冷壁管的磨損，是因?yàn)橐淮物L(fēng)粉混合物噴進(jìn)爐膛時(shí)，如果噴燃器安裝角度不恰當(dāng)、設(shè)計(jì)切圓過大、噴嘴在運(yùn)行中燒壞或變形以及穩(wěn)燃設(shè)施布置不當(dāng)?shù)龋紩?huì)使煤粉氣流沖刷水冷壁管，引起管壁磨損減薄，以至漏泄。穩(wěn)燃設(shè)施一般布置在一次風(fēng)管出口附近，使高溫?zé)煔猱a(chǎn)生回流，如果布置不當(dāng)，很容易使一次風(fēng)射流貼壁，引起水冷壁磨損和結(jié)焦。

2.3 鍋爐運(yùn)行中的煙氣流速是影響鍋爐水冷壁管磨損最主要的因素。研究表明，鍋爐水冷壁管磨損量與煙氣流速的3次方成正比關(guān)系。在鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中，鍋爐運(yùn)行人員擔(dān)心流化不良，為了提高鍋爐運(yùn)行保險(xiǎn)系數(shù)，常以較大風(fēng)量運(yùn)行，造成煙氣流速過快，嚴(yán)重加劇鍋爐的磨損，同時(shí)增加廠用電量。

2.4 腐蝕

2.4.1 水冷壁管外壁高溫腐蝕

高溫腐蝕發(fā)生的部位主要是高溫高壓鍋爐熱負(fù)荷高的區(qū)域，也就是噴燃器附近。產(chǎn)生腐蝕的原因主要是煤中含硫。

而減輕水冷壁管外壁高溫腐蝕的方法主要是設(shè)法不產(chǎn)生能腐蝕管壁金屬的產(chǎn)物或防止發(fā)生腐蝕作用的狀態(tài)產(chǎn)生。這可用下列措施來得到：首先應(yīng)從改善燃燒著手，煤粉顆粒要細(xì)，火焰不直接沖刷管壁，過量空氣系數(shù)不宜過小。有時(shí)為了使?fàn)t膛貼壁處有一層氧化性氣膜，以沖淡煙氣中SO3濃度，使結(jié)積層中分解出來的SO3向外而不向內(nèi)擴(kuò)散，甚至特意加入一股空氣來保護(hù)水冷壁。此外應(yīng)控制爐管壁溫，這主要由蒸汽參數(shù)所決定，但管內(nèi)結(jié)垢與爐膛受熱面熱負(fù)荷局部過高亦會(huì)引起爐膛管壁溫度過高，使腐蝕區(qū)加大，加速腐蝕。

2.4.2 水冷壁內(nèi)壁腐蝕

當(dāng)水冷壁管內(nèi)有沉積物時(shí)（垢或水渣），在這些沉積物下面會(huì)引起水冷壁腐蝕，這種腐蝕稱為酸、堿腐蝕。這是因?yàn)闋t水中的酸性、堿性鹽類破壞了金屬保護(hù)膜的緣故。

在正常運(yùn)行的條件下，水冷壁管內(nèi)壁常覆蓋著一層Fe3O4的保護(hù)膜，它具有良好的保護(hù)性能，使水冷壁免受腐蝕。但如果爐水pH值超標(biāo)時(shí)，就會(huì)使保護(hù)膜遭到破壞。當(dāng)pH值為9~10時(shí)，水冷壁管腐蝕速度最小，此時(shí)保護(hù)膜穩(wěn)定性高。PH值過高或過低都會(huì)使腐蝕速度加快。當(dāng)pH值過高時(shí)，易發(fā)生堿性腐蝕。pH值過低時(shí)，易發(fā)生酸性腐蝕。所以在正常運(yùn)行條件下，要求爐水pH值保持在9~10的范圍內(nèi)。

當(dāng)爐水中含有游離的氫氧化鈉時(shí)，就會(huì)使?fàn)t水中的pH值升高，引起堿性腐蝕。凝汽器漏泄會(huì)將冷卻水中的MgCI2、CaCI2帶入鍋爐，在爐水中生成鹽酸，引起水冷壁管的酸性腐蝕。

為防止水冷壁管的垢下腐蝕，首要的任務(wù)是加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督提高給水品質(zhì)。盡量減少給水中的銅、鐵含量，降低給水的碳酸鹽堿度，減少爐水中游離的氫氧化鈉。為此，必須防止凝汽器漏泄。此外，還必須保持鍋爐良好運(yùn)行方式，保證連續(xù)排污、定期排污的正常運(yùn)行，控制爐膛局部熱負(fù)荷不要過高，過于新投運(yùn)和運(yùn)行一段時(shí)間后的鍋爐，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行化學(xué)清洗等。

2.5 膨脹受阻

水冷壁因膨脹受阻而拉裂的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，被拉裂的重點(diǎn)部位是爐膛四角和噴燃器附近，尤以直流噴燃器更為突出。被拉裂造成漏泄的具體部位，多數(shù)是大滑板與水冷壁管焊接處，該處的焊點(diǎn)大部分是由于安裝時(shí)焊接質(zhì)量不高，加之運(yùn)行中大滑板與水冷壁膨脹不一致造成的。

3 鍋爐水冷壁管泄漏預(yù)防措施

3.1 為了避免衛(wèi)燃帶水冷壁管對接焊縫打磨不平形成的“凸臺”及衛(wèi)燃帶水冷壁管澆注料形成的“凸臺”。應(yīng)加強(qiáng)鍋爐安裝及筑爐施工過程中的檢查、驗(yàn)收工作，保證施工工程質(zhì)量。

也可以對水冷壁管處澆注料爐墻改進(jìn)性，將此處水冷壁管結(jié)合處下方懸空，不進(jìn)行澆注，讓下落的灰直接撞擊澆注料。同時(shí)，衛(wèi)燃帶水冷壁管對接焊縫設(shè)計(jì)時(shí)可考慮進(jìn)行上移或下移，以避免在焊縫處形成的“凸臺”，造成水冷壁管磨損。

3.2 定期對衛(wèi)燃帶水冷壁管進(jìn)行超音速電弧噴涂。超音速電弧噴涂是目前國際上比較先進(jìn)的噴涂施工方法，比普通電弧噴涂和火焰噴涂較理想，以電弧為熱源，將熔化的耐磨合金絲材用高速氣流霧化，并以高速噴到工件表面形成涂層的一種工藝?？梢匝泳從p來延長鍋爐運(yùn)行周期，是一種技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較好的方法。為了保證超音速電弧噴涂的質(zhì)量，應(yīng)做好施工技術(shù)與管理、驗(yàn)收檢測等過程中存在的一些技術(shù)問題。

3.3 鍋爐運(yùn)行調(diào)整

3.3.1 嚴(yán)格控制適宜的入爐風(fēng)量，一次風(fēng)在保證正常流化的情況下，合理調(diào)整一、二次風(fēng)配比，一次風(fēng)比例占50～60%，一次風(fēng)比例占40～50%，降低煙氣流速，減少水冷壁管的磨損。

3.3.2 控制合適的爐膛差壓、料層差壓。料層差壓偏高，流化風(fēng)量增大，增加了鍋爐水冷壁管的磨損和電耗。爐膛差壓偏高，鍋爐爐膛內(nèi)灰濃度增大，增加了鍋爐水冷壁管的磨損。

3.3.3 應(yīng)特別注意燃料特性對磨損的影響，嚴(yán)格控制入爐煤的煤質(zhì)和粒度。流化床鍋爐的燃料適應(yīng)性廣，可以燃用劣質(zhì)煤，但是燃用優(yōu)質(zhì)煤，流化床鍋爐的優(yōu)勢更加明顯，排渣熱損失小，電耗低，鍋爐效率高，水冷壁磨損減小。嚴(yán)格控制入爐煤粒度，盡量避免燃用高磨損的燃煤和煤中配比的控制，入爐煤粒度最大不應(yīng)超過13mm。

3.4 如何盡早發(fā)現(xiàn)鍋爐水冷壁管出現(xiàn)泄漏

由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒特性，決定了鍋爐磨損存在的必然性，在采取措施減少、延緩水冷壁管磨損的同時(shí)，如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)已出現(xiàn)泄漏的水冷壁管，避免更大范圍的泄漏，結(jié)合鍋爐運(yùn)行情況，提出以下幾點(diǎn)：

3.4.1 鍋爐給水流量與鍋爐主蒸汽流量差值異常變大時(shí)，應(yīng)及時(shí)對給水流量、蒸汽流量表計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)，確認(rèn)流量表計(jì)顯示的正確性。若表計(jì)無異常，此現(xiàn)象可作為判斷水冷壁管出現(xiàn)泄漏最直接、簡單依據(jù)之一。

3.4.2 鍋爐運(yùn)行中，應(yīng)注意觀察衛(wèi)燃帶附近爐墻是否潮濕、是否有泄漏聲等來判斷水冷壁管是否出現(xiàn)泄漏。

3.4.3 如果鍋爐燃用煤質(zhì)相對穩(wěn)定，可通過鍋爐機(jī)組其他表計(jì)，如蒸汽、給水壓力、引風(fēng)機(jī)電流、排煙溫度、返料器溫度表計(jì)的變化，來判斷水冷壁管是否出現(xiàn)泄漏。