電站鍋爐受熱面泄漏原因分析及預(yù)防措施

熊永紅,童黃蓉

電站鍋爐受熱面泄漏原因分析及預(yù)防措施

熊永紅,童黃蓉

（方大特鋼有限公司動(dòng)力廠，江西南昌330012）

分析了電站鍋爐過(guò)熱器、省煤器、水冷壁運(yùn)行中發(fā)生爆管泄漏的設(shè)計(jì)施工、安裝檢修質(zhì)量、運(yùn)行監(jiān)視調(diào)整等各方面原因，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，以確保鍋爐安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。

電站鍋爐；爆管泄漏；監(jiān)視調(diào)整；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

1 概述

電站鍋爐運(yùn)行具有操作要求嚴(yán)、危險(xiǎn)因素多、負(fù)荷變化快、自動(dòng)化程度高、受燃料因素影響大等特點(diǎn)，鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行是電站設(shè)備正常運(yùn)行的重要保證，鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，常見(jiàn)的故障主要表現(xiàn)為：過(guò)熱器、省煤器、水冷壁等受熱面爆管泄漏，出現(xiàn)此故障必將停爐檢查，分析查找原因，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，總結(jié)了鍋爐受熱面爆管泄漏產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施。

2 過(guò)熱器爆管泄露的原因及預(yù)防措施

影響過(guò)熱器爆管的根本原因有：過(guò)熱、磨損、腐蝕、焊接質(zhì)量等，結(jié)合各電廠鍋爐過(guò)熱器爆管實(shí)際，由于金屬過(guò)熱造成的爆管約占30%，磨損約占15豫，腐蝕約占10豫，焊接質(zhì)量約占30豫，其他原因占15%，因此受熱面超溫和焊接質(zhì)量差是造成過(guò)熱器爆管的主要原因，下面從這兩方面來(lái)分析爆管原因。

2.1 管材質(zhì)量差或焊接質(zhì)量差造成過(guò)熱器爆管

2.1.1 管材質(zhì)量差

如果管子本身存在分層、夾渣等缺陷，運(yùn)行時(shí)受溫度和壓力影響，缺陷擴(kuò)大就會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱器管爆管。如果低溫過(guò)熱器在使用中發(fā)生爆管，爆管開(kāi)裂口呈桃形，且開(kāi)口爆裂處明顯減薄，對(duì)爆口部位進(jìn)行金相分析便可知：該過(guò)熱器管爆裂是由于爐管材質(zhì)較差，組織不均勻，為不完全正火組織，母材基體存在大量微觀孔洞，這些缺陷影響材料的強(qiáng)度，最終導(dǎo)致過(guò)熱器管爆裂。

2.1.2 焊接質(zhì)量差。

過(guò)熱器在制造或安裝過(guò)程中，由于焊接質(zhì)量不過(guò)關(guān)，焊縫中存在氣孔、夾渣、焊瘤等會(huì)導(dǎo)致頻繁爆管。過(guò)熱器在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生泄漏，從爆管處宏觀檢驗(yàn)表明，焊縫的焊接質(zhì)量較差，焊縫根部存在大量焊瘤，泄漏點(diǎn)大多分布在焊縫熔合線及熱影響區(qū)內(nèi)，金相檢驗(yàn)結(jié)果表明，管束的金相組織是正常的，焊縫、熔合線、熱影響區(qū)的金相組織為粗大魏氏組織鐵素體，組織極為粗大，是不正常組織，經(jīng)以上分析可知，爆管是由于管材焊縫的焊接質(zhì)量極差，在焊縫熔合區(qū)內(nèi)存在粗大魏氏組織、大量非金屬夾渣等缺陷

而造成的。

2.2 受熱面超溫造成過(guò)熱管爆管

金屬超過(guò)其額定溫度運(yùn)行時(shí)，有短期超溫和長(zhǎng)期超溫兩種情況，因此造成受熱面過(guò)熱爆管有短期過(guò)熱和長(zhǎng)期過(guò)熱兩類現(xiàn)象，受熱面過(guò)熱后，如果管材金屬超過(guò)允許使用的極限溫度，內(nèi)部組織將發(fā)生變化，降低了許用應(yīng)力，使管子在內(nèi)應(yīng)力作用下產(chǎn)生塑性變形，最后導(dǎo)致超溫爆管。

2.2.1 受熱面短期過(guò)熱

鍋爐受熱面內(nèi)部工質(zhì)短時(shí)間內(nèi)換熱狀況嚴(yán)重惡化時(shí)，壁溫急劇上升，使鋼材強(qiáng)度大幅度下降，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)造成金屬過(guò)熱引起爆管。導(dǎo)致短期過(guò)熱的原因有：管內(nèi)汽水流量嚴(yán)重分配不均；爐內(nèi)局部熱負(fù)荷過(guò)高；管子內(nèi)部嚴(yán)重結(jié)垢；異物嚴(yán)重堵塞管子等。

2.2.2 受熱面長(zhǎng)期過(guò)熱

鍋爐受熱面管子由于熱偏差、水動(dòng)力偏差或積垢、堵塞等原因，管內(nèi)工質(zhì)換熱較差，金屬長(zhǎng)期處于幅度不很大的超溫狀態(tài)下運(yùn)行，管子金屬在應(yīng)力作用下發(fā)生蠕變(管子脹粗)，直到破裂。長(zhǎng)期過(guò)熱主要發(fā)生在高溫過(guò)熱器的外圈向火面，由于高溫過(guò)熱器一般布置在爐膛出口煙道內(nèi)，煙氣溫度高，沖刷嚴(yán)重，工作環(huán)境惡劣，如果管道內(nèi)出現(xiàn)熱偏流，或鍋爐長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，過(guò)熱器管內(nèi)蒸汽流速較低，傳熱效果差，管壁長(zhǎng)期處于超溫狀態(tài)，從而導(dǎo)致過(guò)熱器管長(zhǎng)期過(guò)熱。這時(shí)，金屬內(nèi)部組織已發(fā)生碳化，抗拉強(qiáng)度明顯降低，金相組織發(fā)生變化。

2.3 造成過(guò)熱器管超溫的原因及應(yīng)采取的措施

在設(shè)計(jì)上，如果存在鍋爐爐膛高度偏低，火焰中心偏后、水動(dòng)力工況差、蒸汽流量偏低和受熱面結(jié)構(gòu)不合理等因素，都會(huì)造成過(guò)熱器普遍超溫或存在較大的熱偏差局部超溫；在制造、安裝和檢修中如果出現(xiàn)管內(nèi)異物堵塞、過(guò)熱器聯(lián)箱隔板倒等缺陷，會(huì)造成工質(zhì)流動(dòng)不暢，引起受熱面超溫；運(yùn)行中如果出現(xiàn)燃燒控制不當(dāng)、火焰上移、火焰偏斜、爐膛出口煙溫高、風(fēng)量不足、燃燒不完全等原因引起煙道二次燃燒、蒸汽流量不足、減溫水投停不當(dāng)也會(huì)造成過(guò)熱器管超溫；另外給水品質(zhì)不良，引起管內(nèi)結(jié)垢積鹽，影響傳熱，也會(huì)造成過(guò)熱器管在運(yùn)行中超溫。為了預(yù)防過(guò)熱器管超溫，在運(yùn)行中，應(yīng)嚴(yán)格按運(yùn)行規(guī)程規(guī)定操作，鍋爐啟停時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按啟停曲線進(jìn)行，控制鍋爐參數(shù)和過(guò)熱器管壁溫度在允許范圍內(nèi)；嚴(yán)密監(jiān)視鍋爐蒸汽參數(shù)、蒸發(fā)量及水位等主要指標(biāo)，防止超溫超壓、滿水、缺水事故發(fā)生；做好鍋爐燃燒調(diào)整，防止火焰偏斜，注意控制燃燒強(qiáng)度，合理配風(fēng)，防止燃燒不完全，導(dǎo)致鍋爐尾部二次燃燒；定期吹灰，防止受熱面嚴(yán)重積灰；保證鍋爐給水品質(zhì)正常及運(yùn)行中汽水品質(zhì)合格等。

3 省煤器爆管原因及預(yù)防措施

造成省煤器爆管有以下幾方面的原因：給水品質(zhì)差，水中含氧量高，造成管子內(nèi)壁腐蝕；煙氣低溫腐蝕；管子質(zhì)量和焊接質(zhì)量不好；給水溫度和給水流量變化較大，造成管子的熱應(yīng)力過(guò)大；飛灰磨損嚴(yán)重等。另外鍋爐在開(kāi)、停爐過(guò)程中如果省煤器再循環(huán)閥操作不當(dāng)，也容易造成省煤器過(guò)熱，進(jìn)而發(fā)生爆管。在以上原因中，造成省煤器爆管的最主要的原因是飛灰磨損和焊接質(zhì)量這兩方面。

3.1 焊接質(zhì)量差

同過(guò)熱器管爆管原因相似，制造或維修中由于焊接質(zhì)量不過(guò)關(guān)也會(huì)導(dǎo)致省煤器管頻繁爆管。2#熱電1#鍋爐低溫省煤器兩次發(fā)生泄漏，都是由于安裝焊縫質(zhì)量較差，存在氣孔及夾渣造成的。

3.2 飛灰磨損

運(yùn)行實(shí)踐表明，在鍋爐的過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器三個(gè)主要對(duì)流受熱面中，省煤器的磨損最嚴(yán)重。因?yàn)槭∶浩魍ǔＪ清e(cuò)列布置，煙氣對(duì)錯(cuò)列管束的沖刷比較強(qiáng)烈，磨損比順列嚴(yán)重得多，而且省煤器處的煙氣溫度比較低，煙氣中灰粒相對(duì)較硬，這兩個(gè)因素使得省煤器磨損比過(guò)熱器及空預(yù)器嚴(yán)重得多，省煤器磨損爆管主要發(fā)生在以下部位：

3.2.1 省煤器第二、第三排管子。

因?yàn)槭∶浩魍ǔＪ清e(cuò)列布置，省煤器第一排管子受到較低煙速即進(jìn)入省煤器前空煙道內(nèi)煙速的沖刷，進(jìn)入第二排管子后由于煙氣流通截面減小，速度突然提高，煙氣中灰粒的沖擊力較大，所以第二、第三排管子磨損較其他各排管子嚴(yán)重

3.2.2 省煤器管彎頭處。

省煤器管的彎頭與豎井煙道兩側(cè)墻之間的間隙形成煙氣走廊，因阻力較小，煙氣流速高，磨損較嚴(yán)重。

3.2.3 靠后墻的蛇形管排。

對(duì)于仔型鍋爐，煙氣自水平煙道轉(zhuǎn)彎進(jìn)入豎井煙道，由于離心力作用，煙氣中大部分灰粒集中在豎井煙道的后墻，所以靠后墻的幾排蛇形管排磨損較嚴(yán)重。低溫省煤器靠后墻處蛇形管發(fā)生泄漏，一般破口從焊縫處開(kāi)裂，管外壁也有明顯減薄痕跡，如果對(duì)破口處做金相分析，金相組織正常。從以上分析可知：此情況下省煤器管是由于管外壁受煙氣沖刷減薄后，強(qiáng)度明顯降低而爆管的。

3.3 造成省煤器磨損的原因及預(yù)防措施

導(dǎo)致磨損的原因有：燃燒煙氣中夾帶大量的硬顆粒；煙氣流速過(guò)高或局部煙速過(guò)高；煙氣含灰濃度分布不均，局部灰濃度過(guò)高。通常采用減少飛灰撞擊管子的數(shù)量、降低煙氣流速或增加管子的抗磨性來(lái)防止飛灰磨損。如：淤控制煙氣流速，尤其是煙氣走廊處的煙氣流速，因此在安裝和維修時(shí)，應(yīng)盡量減小省煤器管子與墻之間的距離，同時(shí)使各蛇形管間距離要盡量均等；于對(duì)于局部煙氣流速過(guò)高的地方，應(yīng)在管子易磨損部位如：彎頭處、第二第三排管子、靠后墻的幾排管子等地方加裝防磨裝置；盂對(duì)省煤器管冷噴涂高溫耐磨涂料來(lái)增加管子的抗磨性。

4 水冷壁爆管原因及預(yù)防措施

4.1 水冷壁爆管主要有以下原因造成

管子局部被雜物堵塞，致使水循環(huán)不良，引起管壁過(guò)熱產(chǎn)生鼓包或裂紋。這種爆管屬于短期過(guò)熱爆管；水質(zhì)不合格，致使管內(nèi)結(jié)垢；鍋爐在點(diǎn)火升壓過(guò)程中操作不當(dāng)；鍋爐嚴(yán)重缺水時(shí)，突然大量進(jìn)水產(chǎn)生巨大應(yīng)力使管子損壞；管子材質(zhì)不合格或焊接質(zhì)量較差。

4.2 防止水冷壁爆管的措施

保證給水和爐水的品質(zhì)合格，減少水冷壁管內(nèi)結(jié)垢和腐蝕；調(diào)整好燃燒，使火焰均勻不偏斜，防止水冷壁管受熱不均，水循環(huán)被破壞；防止水冷壁管外部磨損；升溫升壓時(shí)嚴(yán)格按規(guī)程進(jìn)行，控制好升壓速度。

為了有效防止受熱面爆管泄漏，除在安裝、維修、運(yùn)行調(diào)整方面采取以上措施外，還要對(duì)鍋爐受熱面做好金屬監(jiān)督工作，主要包括以下幾方面：淤對(duì)受熱面進(jìn)行蠕脹、變形和磨損等情況的定期檢查；于對(duì)長(zhǎng)期存在過(guò)熱問(wèn)題的受熱面，加裝熱工溫度測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)督控制；盂定期進(jìn)行割管檢查，對(duì)高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器管子做金相檢驗(yàn)，對(duì)爐膛熱負(fù)荷最高區(qū)域水冷壁管內(nèi)壁結(jié)垢、腐蝕情況進(jìn)行檢查。只要找到三管爆破的根本原因，采取行之有效的預(yù)防措施，就能從根本上解決鍋爐爆管問(wèn)題，有效地防止受熱面爆管泄漏事故的發(fā)生，確保鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

[1]姜錫倫,屈衛(wèi)東.鍋爐設(shè)備及運(yùn)行[M].北京：中國(guó)電力出版社. 2010.1

[2]吳非文.火力發(fā)電廠高溫金屬運(yùn)行[M].北京：水利電力出版社.用職權(quán)979.1

[3]馮明馳.鍋爐設(shè)備運(yùn)行技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社.2004.

Analysis of Causes of Leakage in the Hot Face of Power Station and Prevention Measures

Xiong Yonghong,Tong Huangrong
(The Power Plant of Fangda Special Steel Co.,Nanchang,Jiangxi 330012,China)

Causes of pipe burst and leakage in the superheater,coal economizer,water cooled walls of power plant boilers were analyzed from the aspects of design and construc原tion,installment and maintenance quality and operation monitoring and adjustment.Corre原sponding preventive measures were given,to ensure the safe,economical and stable operation of boilers.

power station boiler;pipe burst and leakage;monitoring and adjustment;e原conomical operation

TM621.2

B

1006-6764（2013）10-0040-03

2013-05-20

熊永紅（1972-）男，畢業(yè)于南昌工程學(xué)院熱能動(dòng)力工程系，工程師，從事熱電技術(shù)管理工作。