基于鍋爐“四管”泄漏及防磨防爆的研究

王猛

摘 要：鍋爐是生產(chǎn)企業(yè)，特別是電力生產(chǎn)企業(yè)不可或缺的設(shè)備，它的安全運行不僅關(guān)系著電力生產(chǎn)企業(yè)的安全發(fā)展與經(jīng)濟效益，而且關(guān)系著人民日常生活的順利進行，所以在生產(chǎn)過程中要特別注意鍋爐的質(zhì)量與安全使用。近幾年，火電廠鍋爐“四管”泄漏常有發(fā)生，嚴重制約著火電廠的安全生產(chǎn)。本文根據(jù)鍋爐使用中存在的實際問題，分析研究“四管”泄漏及防磨防爆措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐 防磨防爆 四管 防范

中圖分類號：TH49 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0070-02

鍋爐“四管”在火電廠引發(fā)事故率非常高，事故中尤以鍋爐四管爆漏最為嚴重，目前鍋爐四管爆漏已成為火力發(fā)電廠非計劃停運的最普遍、最常見的型式。一般占機組非停的50%以上，最高可達80%。由于其嚴重影響了機組的安全性和經(jīng)濟性，因而備受電廠重視。造成鍋爐泄漏的原因有很多種，主要的原因是：鍋爐的磨損、腐蝕，過熱超溫、管理人員的懈怠等等，在工作中，點檢人員及防爆人員必須具備四管常見的泄漏原因，掌握四管的檢查重點，以便更好地預(yù)防鍋爐四管泄漏事故的發(fā)生，確保電廠的安全生產(chǎn)。

1 引起鍋爐四管泄漏的主要原因

電力企業(yè)在生產(chǎn)中，鍋爐四管非常容易泄漏，從而導(dǎo)致管道爆破，給企業(yè)生產(chǎn)帶來不可估量的損失。鍋爐四管泄漏問題的管理，是企業(yè)發(fā)展的保障，出現(xiàn)鍋爐四管泄漏的原因是多種多樣的，主要可以從兩個方面來分析，鍋爐的安裝與運行以及設(shè)備的管理。在生產(chǎn)過程中，如果鍋爐的運行和操作不夠規(guī)范，或者是設(shè)備長時間運行，設(shè)備隱患不能及時消除等等，這些都容易造成四管泄漏情況的發(fā)生。

1.1 鍋爐的安裝與運行問題

電力企業(yè)在生產(chǎn)過程中，如果鍋爐的安裝與運行不合理，容易導(dǎo)致鍋爐四管泄漏，這方面的原因主要表現(xiàn)在兩個方面：第一，新機械生產(chǎn)過程中，由于員工的焊接技術(shù)不高，焊接工藝不規(guī)范，導(dǎo)致鍋爐在還沒有投入生產(chǎn)時就存在泄漏隱患，一些設(shè)計、安裝、運行問題逐步暴露出來。還有一些機組在基建過程中不重視焊接質(zhì)量，在焊接時只注重效率，導(dǎo)致設(shè)備經(jīng)常因焊縫開裂而出現(xiàn)問題。另外，在新技術(shù)的迅速發(fā)展下，一些廠商沒有及時更新技術(shù)與相關(guān)知識，致使生產(chǎn)技術(shù)跟不上時代的步伐，從而導(dǎo)致很多問題的產(chǎn)生。第二，在實際運行生產(chǎn)過程中，電力企業(yè)技術(shù)管理部門沒有嚴格按照規(guī)章制度進行合理、嚴謹?shù)谋O(jiān)督與檢查。而且對新員工的崗前培訓(xùn)，技術(shù)要領(lǐng)培訓(xùn)等方面不夠重視，致使新員工出現(xiàn)差錯比較多，從而引起鍋爐四管泄漏。

1.2 設(shè)備自身的問題

鍋爐在工作過程中，需要輔助設(shè)備不停地運轉(zhuǎn)，來帶動其運行。而在實際工作中，鍋爐的外部經(jīng)營環(huán)境比較差，經(jīng)常因為煤質(zhì)問題或者缺煤問題而致使停機，相對的機組啟停次數(shù)增加，鍋爐負擔加重，影響設(shè)備的應(yīng)力。一般情況下，鍋爐在累積運行5萬小時之后，會經(jīng)常出現(xiàn)磨損；鍋爐繼續(xù)運行，磨損、蠕脹以及疲勞就會凸現(xiàn)出來。對于使用時間很長的鍋爐而言，基建過程中的焊接質(zhì)量與運行過程中的超溫運行是造成鍋爐泄漏的主要原因。另外，燃煤質(zhì)量的好壞也會引起鍋爐爐管泄漏，如果煤的灰分較高，會造成水冷壁、省煤器磨損加劇，甚至造成爐管泄漏，從而給鍋爐造成巨大的損失。

2 鍋爐“四管”常見的問題及分布范圍

2.1 磨損

磨損是鍋爐常見的問題之一，受熱面管子磨損經(jīng)常發(fā)生在鍋爐尾部煙道內(nèi)的高溫段省煤器管彎頭，尾部煙道內(nèi)的低溫再熱器、低溫過熱器靠近爐墻的彎頭，鍋爐燃燒器噴口周圍的水冷壁管，以及過熱器、再熱器煙氣進口處。

因為這部分在工作過程中長期受高溫煙氣的沖刷，煙氣中的顆粒磨損受熱面的管壁，隨著時間的累計，磨損會越來越嚴重，最終導(dǎo)致泄漏。（如圖1）

2.2 腐蝕

腐蝕也是鍋爐受熱面常見問題之一，它發(fā)生的原因是鍋爐受熱面表面的金屬與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，生成新的物質(zhì)，這種物質(zhì)對金屬表面有腐蝕的作用。鍋爐的腐蝕經(jīng)常發(fā)生在鍋爐爐膛上方和爐膛出口及水平煙道入口處，還有水冷壁的高負荷區(qū)域也會受到影響。（如圖2）

2.3 裂紋

裂紋是鍋爐最常見的問題之一，它的危險性非常大，他主要發(fā)生在鍋爐受熱面的焊口以及熱影響區(qū)域，波及范圍非常廣，幾乎涉及鍋爐的整個受熱面。裂紋發(fā)生的主要原因是由于鍋爐的金屬內(nèi)壁受熱不均勻，金屬內(nèi)壁較大的的熱應(yīng)力在受到內(nèi)部較大的壓力的作用下，造成金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，形成裂紋。裂紋經(jīng)常發(fā)生在管子焊縫、受熱面管子膨脹受阻的部位等等。（如圖3）

2.4 過熱

鍋爐過熱現(xiàn)象的發(fā)生主要是因為其在受熱過程中，沒有控制好管壁溫度，管壁溫度需要冷卻時間沒有及時冷卻，造成鍋爐的受熱面在超溫的狀態(tài)下運行，時間久了就會造成受熱面管子溫度過高，而導(dǎo)致管子表面氧化，嚴重時會出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象，造成一系列問題的產(chǎn)生。鍋爐受熱面過熱最易發(fā)生在爐膛上方的分隔屏過熱器以及水冷壁高負荷區(qū)等。過熱爆管分為長期過熱和短期過熱。雖然都是由于超溫造成的，但其性質(zhì)完全不同。

（1）長期過熱。

長期過熱主要發(fā)生在過熱器管、再熱器管上。其爆口粗糙不平整，開口不大，爆口邊緣無明顯減薄，管子內(nèi)外壁存在著較厚的氧化皮。其金相顯微組織可見明顯球化、蠕變孔洞和蠕變裂紋。其主要原因是由于運行工況異常而造成的長期超溫或者管子超壽命狀態(tài)服役等。長期過熱也會發(fā)生在水冷壁管上。

（2）短期過熱。

短期過熱最常發(fā)生在水冷壁管上。其爆口邊緣銳利、減薄明顯，張口很大，呈喇叭狀。其主要原因是鍋爐工質(zhì)流量偏小，爐膛熱負荷過高或爐膛局部偏燒、管子堵塞等。短期過熱也會發(fā)生在過熱器、再熱器管上。比如，陜西省某一火力發(fā)電廠就發(fā)生過末級過熱器入口集箱異物堵塞造成短期過熱爆管現(xiàn)象。該電廠裝機容量2×600 MW，鍋爐采用的是哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓直流爐。2014年3月該廠1號機組鍋爐末級過熱器左數(shù)第27屏外數(shù)第2圈管向火面發(fā)生爆管。停爐檢修時對末級過熱器前、后下部U型彎頭進行氧化皮檢測，發(fā)現(xiàn)爐右側(cè)少量過熱器管內(nèi)存在大量的氧化皮，分析判斷該末級過熱器入口集箱內(nèi)存在異物的可能性較大，當異物在集箱內(nèi)部移動至內(nèi)部管口并覆蓋于通流部分時即導(dǎo)致該管道蒸汽流通受阻、冷卻不足，最終造成此根管子管壁超溫，進而產(chǎn)生了氧化皮。如果異物堵塞內(nèi)部管口嚴重時，該U形管的蒸汽流量急劇減少，引起整根管子嚴重超溫，性能顯著下降，最終導(dǎo)致爆管。endprint

鑒于此，電廠聘請專業(yè)內(nèi)窺、異物打撈公司全面檢查末過入口集箱，在末過入口集箱的中間部位發(fā)現(xiàn)了一個片狀、形狀不規(guī)則的焊瘤，隨即取出。因該廠1號機組自投運至今，只進行過一次C級檢修，未進行過大面積施焊工作，所以判斷該異物應(yīng)為電廠基建期吹管后遺留下來的。

圖4、圖5、圖6即末級過熱器爆口、末級過熱器管子氧化皮、末過入口集箱內(nèi)部清理出的金屬異物。

2.5 疲勞

鍋爐疲勞是指，鍋爐在運行過程中，受熱面承受的變應(yīng)力長期運行，導(dǎo)致受熱面的局部出現(xiàn)不可修復(fù)的損傷現(xiàn)象。鍋爐疲勞容易導(dǎo)致鍋爐的受熱面發(fā)生細小裂紋，這種裂紋不容易被發(fā)現(xiàn)，在檢查中要特別注意。鍋爐受熱面容易發(fā)生疲勞的區(qū)域在熱應(yīng)力較集中的區(qū)域，機組啟停頻繁，鍋爐爐管在運行中振動也易發(fā)生疲勞損壞。

3 防止鍋爐“四管”泄漏主要防范措施

鍋爐四管泄漏所導(dǎo)致的管道爆破問題嚴重影響著企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展和正常經(jīng)營，鍋爐四管泄漏問題的解決，主要在預(yù)防上。從根本上解決四管泄漏的問題，要堅持“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的原則，并根據(jù)鍋爐運行的特點和問題產(chǎn)生的原因，再結(jié)合企業(yè)內(nèi)部實際情況，進行科學、合理的分析，制定一套切實可行的防范措施，保證實施質(zhì)量。

3.1 定期檢查、維修鍋爐

鍋爐各個部分的部件都是由運行壽命的，一旦超過運行壽命，需要對其進行養(yǎng)護及維修，嚴重者要換部件，以防止鍋爐在運行中出現(xiàn)問題。比如鍋爐內(nèi)的過熱器原始管的運行壽命在10萬小時左右，如果超出這個時間，在進行鍋爐大修時要加大換管力度，將鍋爐內(nèi)部運行時間超過10萬小時的管子全部換掉。隨著設(shè)備的老化，要加大檢修次數(shù)，增加檢修時間。以確保設(shè)備的安全運行。

針對電廠鍋爐高溫過熱器、高溫再熱器受熱面氧化皮脫落堵塞管道問題，按照“逢停必檢”的原則，機組停運且時間足夠時，利用磁通檢測的方法進行全面檢查，必要時割管進行檢查、清理。

3.2 優(yōu)化鍋爐燃燒調(diào)整

鍋爐在運行過程中，爐內(nèi)燃燒狀況直接影響著鍋爐受熱面的健康情況。鍋爐在燃燒余旋致使爐膛出口煙氣流量、煙氣溫度出現(xiàn)偏差現(xiàn)象，導(dǎo)致鍋爐處于長期的高溫狀態(tài)下，容易引起鍋爐的腐蝕和超溫。為了解決此類問題，應(yīng)該對鍋爐進行重新測量和設(shè)計，檢查鍋爐的燃燒器噴口角度，優(yōu)化鍋爐的燃燒狀況，解決煙氣流量偏差現(xiàn)象的出現(xiàn)，進而有效的防止鍋爐高溫腐蝕、超溫問題。另外進行空氣動力場試驗，檢查噴燃器安裝的角度是否與實際情況相一致，如果不一致，更換原來的傾角、切圓。在鍋爐運行中加強燃燒調(diào)整力度，組織合理的燃燒狀況和合適的火焰中心，最大限度的減少煙氣溫度的偏差，從而減少鍋爐的高溫腐蝕、超溫現(xiàn)象。

3.3 管材、焊接質(zhì)量的控制

鍋爐四管泄漏的主要原因很大一部分是由于鍋爐基建期間安裝工藝不夠嚴謹造成的，所以在施工過程中，要對所裝的運行設(shè)備管道本著進行認真、謹慎的檢查，對于一些有裂紋、小孔、壁厚不均勻、銹蝕嚴重、有焊縫間隙的部件進行必要的檢查、修理和處理，檢查、鑒定設(shè)備系統(tǒng)是否合格。鍋爐四管焊接時采用的是連接四管焊接方式，這種方式對焊接工藝要求很高，在焊縫中不能有裂紋或者影響裂縫質(zhì)量的問題存在。在鍋爐熱應(yīng)力區(qū)域內(nèi)，不能有焊接問題造成的管材性能缺陷問題的存在。異種鋼焊接接頭焊材的選擇，要根據(jù)機械性能及其所適應(yīng)的焊接工藝，嚴格控制焊接質(zhì)量。鍋爐四管焊接工藝比較常見的問題有：裂紋、氣孔、未填滿、夾雜、焊瘤、未融合等等。

3.4 加強責任管理

企業(yè)要重視鍋爐四管防磨防爆檢查及管理工作，完善鍋爐管理體系，保證防磨防爆體系正常運行。建立責任制管理體系，以生產(chǎn)副經(jīng)理為組長，建立防磨防爆領(lǐng)導(dǎo)小組，把具體的責任下放到各個員工身上，產(chǎn)生問題時，責任追究要嚴明。同時企業(yè)個根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，在組織機構(gòu)上要大膽創(chuàng)新，利用一切停爐機會，對各個受熱面進行詳細檢查。發(fā)現(xiàn)問題及時上報維修，并做好記錄，以便于以后防范措施的制定。

3.5 加強技術(shù)管理

防磨防爆的主要措施就是預(yù)防，只有找出問題發(fā)生的原因，才能對癥下藥的制定防磨防爆的具體措施。所以在對鍋爐四管泄漏的預(yù)防時，對每次爆管的原因有鍋爐監(jiān)督負責人進行記錄并集中分析、研究，寫出分析報告，并存檔備案。到年底時，對一年的爆管工作進行總結(jié)分析，為來年的工作指導(dǎo)方向，制定出合理的處理方案，并對處理方案進行長期的觀察，發(fā)現(xiàn)問題及時改正。

3.6 管理人員綜合素質(zhì)的提高

工作人員的工作責任心及專業(yè)技術(shù)能力也是影響鍋爐四管泄漏的主要原因之一，所以在平時工作中要加強工作人員專業(yè)技能的提高，定期進行員工的技術(shù)培訓(xùn)，使在崗人員不斷接受新知識、新工藝，為鍋爐四管泄漏問題的解決做好技術(shù)鋪墊。另外，良好的職業(yè)道德和職業(yè)修養(yǎng)，高度的工作責任心及良好的身體、心理素質(zhì)，也是提高鍋爐防磨防爆的工作所必不可少的因素。員工在工作中要有防腐的想象力和敏銳的洞察力，以及良好的記憶力，對工作過程中出現(xiàn)的問題及時發(fā)現(xiàn)、上報、提出改進意見。

4 結(jié)語

在火力發(fā)電廠中，鍋爐設(shè)備是電力企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的基礎(chǔ)性工作。鍋爐四管一旦發(fā)生泄漏和爆管，不僅影響電廠設(shè)備的安全，而且影響電廠的正常經(jīng)營與人身安全。所以要做好鍋爐四管泄漏防磨防爆的預(yù)防工作，制定嚴格的管理制度，最大限度的降低鍋爐四管泄漏的機率，保證鍋爐“四管”設(shè)備的安全，提高發(fā)電機組的安全、穩(wěn)定、順利的運行。

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