電廠鍋爐泄漏的主要原因及應(yīng)對(duì)措施

孫 煜

1 前言

鍋爐是發(fā)電機(jī)組三大主機(jī)之一，是電機(jī)組能夠穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)火力發(fā)電廠意外停運(yùn)事故中，有50%的原因是因?yàn)殄仩t事故，鍋爐事故中，以水冷壁管、過(guò)熱器管、再熱器管和省煤器管的泄漏事故最為常見(jiàn)，占電廠事故總時(shí)數(shù)的1/3，所以做好鍋爐的防泄漏工作，對(duì)我國(guó)的電力安全至關(guān)重要。

2 電廠鍋爐泄漏原因分析

2.1 受熱面材質(zhì)原因

鍋爐受熱面再熱器工作區(qū)域環(huán)境惡劣，管內(nèi)是高溫高壓的蒸汽，管外的煙氣溫度在900～1100℃之間，所選用的材料至關(guān)重要。我國(guó)先使用的是鎳鉻含量較低的耐熱鋼種，但管道成材率極低，強(qiáng)度也不夠，所以在八十年代使用鋼研—102材料，并沿用至今。近年來(lái)，爆管現(xiàn)象增多，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鋼研—102材料，抗氧化性能較差，不適宜在600℃及以上溫度工作。查閱發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前國(guó)外用的是SA213—304H奧氏體的耐熱不銹鋼，抗氧化溫度達(dá)到了704℃，所以，通過(guò)對(duì)新型材料的研制，這一問(wèn)題是可以解決的。

2.2 蒸汽和火焰參數(shù)調(diào)整不當(dāng)

在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，蒸汽溫度是波動(dòng)頻繁、調(diào)整量最大的，蒸汽溫度長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)限度，會(huì)產(chǎn)生高溫蠕變，管道在疲勞應(yīng)力的作用下，就會(huì)造成管道泄漏；出于對(duì)控制循環(huán)鍋爐的調(diào)溫需要，再熱器必須放于爐膛出口處，這就造成鍋爐兩側(cè)再熱汽溫差距過(guò)大，造成再熱器的超溫爆管；在超長(zhǎng)時(shí)間高溫狀態(tài)下，鋼材料組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在內(nèi)部蒸汽壓力作用下，向火側(cè)首先發(fā)生塑性變形，管徑變粗而管壁變薄，就會(huì)導(dǎo)致剪切斷裂而發(fā)生爆破；燃燒室內(nèi)的火焰調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致煙氣從一側(cè)沖刷，導(dǎo)致結(jié)焦，并形成熱腐蝕。還會(huì)造成煙氣走廊的形成，加劇部分管道的煙氣流通速度，磨損加劇，減少受熱面的使用壽命，發(fā)生爆管泄漏。

2.3 受熱管道設(shè)計(jì)偏差和高溫腐蝕

管道在設(shè)計(jì)和布置的過(guò)程中，雖然會(huì)考慮到部件承壓的問(wèn)題，但由于受到現(xiàn)場(chǎng)位置的限制，大多會(huì)存在一些不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除的隱患，影響承壓部件的使用壽命。首先涉及到的是接口的焊接問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，自發(fā)電廠投產(chǎn)以來(lái)，有80%的泄漏原因是焊接質(zhì)量問(wèn)題。在安裝、檢修焊接質(zhì)量問(wèn)題的時(shí)候，也會(huì)造成焊接部位生產(chǎn)應(yīng)力集中和接頭機(jī)械性能下降，致使焊接口成為薄弱部位，容易造成爆管。

高溫腐蝕主要是因?yàn)楦邷責(zé)煔庵袝?huì)分析出鉀或鈉離子，煙氣中的SO3與這兩種離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就會(huì)合生成復(fù)合硫酸鹽，侵蝕管壁，造成管壁變薄，應(yīng)力加大，在內(nèi)部介質(zhì)壓力作用下，就會(huì)變粗、膨脹，最后導(dǎo)致爆裂泄漏；其次，長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下工作，必然會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)后的變化、塑性下降，在外力作用下就會(huì)發(fā)生爆裂泄漏。這一問(wèn)題主要分布在水冷壁熱負(fù)荷區(qū)域。

2.4 管道內(nèi)部循環(huán)和煤質(zhì)沖刷

在鍋爐停運(yùn)的時(shí)候，因?yàn)榫S護(hù)不徹底，就會(huì)在受熱面沉積一些氧化物等雜質(zhì)，或者在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，館內(nèi)發(fā)生了汽阻，在鍋爐啟動(dòng)后，這些雜質(zhì)在高溫水蒸汽的作用下，發(fā)生高溫氧化，最后演變成FeO等氧化物沉積在受熱管道中，這就造成了管子的阻塞，導(dǎo)致管內(nèi)工質(zhì)與受熱面的管道內(nèi)壁換熱惡化，造成受熱面超高溫爆管泄漏。這一問(wèn)題需要我們嚴(yán)格執(zhí)行鍋爐的維護(hù)制度，及時(shí)清洗受熱管道，防止雜質(zhì)在管內(nèi)的堆積[1]。

煤質(zhì)沖刷主要是因?yàn)樵罕旧淼膽?yīng)用積灰就在25%左右，在燃燒過(guò)程中，必然導(dǎo)致飛灰濃度的極度增高，對(duì)受熱面的磨損加大。此外，它還造成了過(guò)熱再熱器、和水冷壁部位的積灰增加，不僅影響管子的傳熱性，還會(huì)與其他物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，形成酸性物質(zhì)，對(duì)管壁進(jìn)行腐蝕。特別是飛灰中SiO2的含量對(duì)磨損程度影響很大，當(dāng)其含量超過(guò)60%時(shí)，磨損會(huì)顯著加劇。

2.5 其他原因

鍋爐泄漏的其他原因主要是受熱面積灰的結(jié)焦、吹灰器吹損、管道應(yīng)力集中、機(jī)械損傷。積灰結(jié)焦會(huì)影響管道的傳熱，使管道長(zhǎng)期高溫，形成蠕脹，在管道應(yīng)力破壞下而導(dǎo)致泄漏；吹灰器吹損是由于其本身內(nèi)漏、不旋轉(zhuǎn)，或者是吹灰時(shí)帶水、吹灰蒸汽壓力過(guò)高造成的；管道應(yīng)力集中是由于鍋爐結(jié)構(gòu)或者是煤質(zhì)結(jié)焦造成傳熱受阻、機(jī)組負(fù)荷變化大等原因造成的；機(jī)械損傷主要是因?yàn)橹У跫芩蓜?dòng)、定位塊脫落、管卡，在運(yùn)行過(guò)程中，與管道相互摩擦，加大了管道的磨損，造成爆破泄漏。

3 鍋爐泄漏應(yīng)對(duì)措施

3.1 問(wèn)題處理

上文中已經(jīng)介紹過(guò)，泄漏的主要原因是因?yàn)楸?，下面就介紹一下如何對(duì)這些爆管進(jìn)行處理。

過(guò)熱管處理要立即匯報(bào)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，降低運(yùn)行參數(shù)、負(fù)荷，做好停爐的準(zhǔn)備，如果管道損壞不嚴(yán)重，可以短時(shí)間內(nèi)運(yùn)行，要注意損壞部分是否擴(kuò)大，如果損壞擴(kuò)大或者是無(wú)法維持正常氣溫，應(yīng)立即停爐，并要做好灰的處理，防治堵灰；再熱器的處理是立即通知相關(guān)單位，對(duì)泄露處進(jìn)行檢查，做好停爐準(zhǔn)備，損害不嚴(yán)重時(shí)，適當(dāng)減少負(fù)荷，并請(qǐng)示停爐，把汽包維持在正常水位，若無(wú)法維持正常水位，再熱汽溫超限時(shí)，立即停爐，保留風(fēng)機(jī)運(yùn)行，直到壓力消失，沒(méi)有蒸汽；水冷閉管損害不大的情況，可以維持正常水位時(shí)，可以降低負(fù)荷，做短時(shí)間運(yùn)行，但要密切監(jiān)視汽包水位和爐內(nèi)燃燒，做好停爐準(zhǔn)備[2]。如損害嚴(yán)重，無(wú)法維持正常水位時(shí)，停爐后，維持通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)排除煙氣和蒸汽，至少要保留一臺(tái)爐水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，維持汽包水位。如果泄漏特別嚴(yán)重，停爐也無(wú)法維持汽包水位，應(yīng)馬上停止給水，同時(shí)停止?fàn)t水泵，將爐水泵全部斷電。停爐后，電除塵應(yīng)立即停電，防止電極積灰，迅速將電氣除塵、省煤器灰斗中的灰沖盡，防止堵灰；省煤器損壞后，要加強(qiáng)鍋爐進(jìn)水，保持汽包水位，降低負(fù)荷，做好停爐準(zhǔn)備，并加強(qiáng)對(duì)汽包水位和給水量的檢測(cè)，如果省煤器管泄漏嚴(yán)重，加強(qiáng)上水后也不能維持汽包水位時(shí)，要立即停爐，將爐水泵全部停電。停爐后，反應(yīng)維持汽包水位，至少維持一臺(tái)爐水泵的運(yùn)行，維持兩臺(tái)空預(yù)器運(yùn)行，所有的放水門(mén)關(guān)閉，禁止開(kāi)啟省煤器再循環(huán)裝置。

3.2 泄漏的預(yù)防

對(duì)于防泄漏來(lái)說(shuō)，主要是進(jìn)行防磨防爆的措施。首先要加強(qiáng)金屬的監(jiān)督檢驗(yàn)，嚴(yán)格按照有關(guān)的制度流程，做好管壁厚度的測(cè)量和金相組織的鑒定工作。重點(diǎn)是要做好鍋爐厚壁容器的監(jiān)督，進(jìn)行使用壽命的評(píng)估。壓力管道的金屬監(jiān)督也要重視；其次，做好防磨防爆工作的檢查，對(duì)于經(jīng)常受飛灰和機(jī)械磨損的地方、膨脹不暢致使拉裂的地方、受蒸汽吹灰的氣流沖擊的地方，要及時(shí)檢查、及時(shí)維修；我們還要對(duì)檢查工藝進(jìn)行質(zhì)量上的提升。對(duì)各種接口都要掌握清除，焊接前的預(yù)熱和焊接后的熱處理都要做好[3]。對(duì)于人員素質(zhì)，要特別注意；加強(qiáng)吹灰器的管理，選擇或研制受熱面的材質(zhì)，優(yōu)化受熱面的結(jié)構(gòu)；控制好機(jī)組的啟動(dòng)、停止，在運(yùn)行過(guò)程中注意參數(shù)的調(diào)整，防止參數(shù)的超限；監(jiān)督檢修用的材料保管和使用的過(guò)程，加強(qiáng)爐水化學(xué)監(jiān)督；最后，做好新技術(shù)、新設(shè)備的研究使用工作，不斷提高基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)水平。

4 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工作中，對(duì)于所有的泄漏部位和薄弱環(huán)節(jié)，我們都要做好檢查和維護(hù)，對(duì)于更換的管子，維修的地方，我們要做好記錄，根據(jù)情況及時(shí)對(duì)這些部位進(jìn)行維護(hù)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]楊衛(wèi)娟,周俊虎,曹欣玉,劉建忠,周志軍,岑可法.鍋爐管道泄漏知識(shí)及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].動(dòng)力工程,2000,06:937-940+950.

[2]周元超,李凱,賈立駒,陳彩芳.淺談電廠鍋爐焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)管理[J].科技與企業(yè),2015,07:255.