燃煤機組鍋爐“四管泄漏”機理及防治問題的研討

唐海鋒,張　霞（.青海華電大通發(fā)電有限公司;　.青海橋頭鋁電股份有限公司　,西寧　8000）

燃煤機組鍋爐“四管泄漏”機理及防治問題的研討

唐海鋒1,張霞2
（1.青海華電大通發(fā)電有限公司;2.青海橋頭鋁電股份有限公司,西寧810100）

隨著亞臨界、超臨界、超超臨界大容量機組的逐漸投入生產，過熱蒸汽的壓力和溫度相應增高，鍋爐“四管”（過熱器、再熱器、水冷壁、省煤器）泄漏問題在各電廠不斷發(fā)生。鍋爐“四管”長期在高溫、高速煙氣的環(huán)境工況中運行，材料組織與性能在應用過程中發(fā)生蠕變、疲勞、腐蝕、沖蝕等變化，進而形成局部邪路，造成的經濟損失巨大。因此，做好鍋爐“四管”的防磨防爆工作，盡量減少泄漏發(fā)生的次數(shù)，保證鍋爐安全、穩(wěn)定、經濟運行非常關鍵。

四管泄漏；爆管；蠕變；疲勞；沖蝕火電機組的鍋爐是將燃料產生的熱能通過金屬受熱面?zhèn)鬟f給經過凈化的水，并將其加熱到具有一定溫度和壓力的過熱蒸汽，過熱蒸汽由管道引入汽輪機，蒸汽在汽輪機內膨脹做功，沖轉汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。隨著亞臨界、超臨界、超超臨界大容量機組的逐漸投入生產，鍋爐“四管”（過熱器、再熱器、水冷壁、省煤器）的泄漏問題尤為突出。

1　“四管泄漏”簡要分析

過熱器的作用是將飽和蒸汽加熱成為過熱蒸汽。過熱器工作環(huán)境惡劣，在“四管”泄漏中，過熱器管路頻率最高，過熱器管的失效機理主要有包括：局部過熱、磨損、水汽側的氧腐蝕、應力腐蝕裂紋、熱疲勞、高溫腐蝕、異種金屬焊接質量等。

再熱器目的是提高蒸汽的焓值，進而提高電廠熱力循環(huán)效率。再熱器內蒸汽壓力為過熱蒸汽壓力的20%左右。蒸汽流速較低，管壁的放熱系數(shù)很小，管外又是高溫煙氣，形成管壁內外溫差較大，加之工質的比熱容小，再熱器對熱偏差比較敏感，容易超溫。再熱器爆管失效的機理和過熱器相似，主要有：長期過熱、短期過熱、磨損、水汽側的氧腐蝕、應力腐蝕裂紋、熱疲勞、高溫腐蝕、異種金屬焊接等。

水冷壁的主要作用有強化傳熱，保護爐墻，懸吊作用。水冷壁管的失效機理主要包括：短時過熱、堿性腐蝕、氫損傷、水冷壁向火側腐蝕、掉渣沖蝕、吹灰腐蝕、吹灰沖蝕、煤粒磨損、機械疲勞、熱疲勞、腐蝕疲勞、石墨化等。

省煤器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量加熱給水的熱交換裝置。省煤器主要是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)約燃料消耗量。由于省煤器區(qū)域煙氣流速高，灰粒堅硬，磨損問題很突出。省煤器爆管的機理主要有：飛灰沖蝕、吹灰沖蝕、點蝕、低溫腐蝕、飛灰腐蝕、吹灰腐蝕、熱疲勞、腐蝕疲勞。

2　“四管泄漏”現(xiàn)象分析

綜合各廠“非?！笔录?，可以分析得出發(fā)生“四管泄漏”事件時，機組各項參數(shù)以及現(xiàn)象有如下：

過熱器爆管后會產生如下現(xiàn)象：（1）爐膛負壓突然變?yōu)檎龎?，嚴重時從爐膛觀察孔可見向外噴出爐煙和蒸汽；（2）蒸汽流量快速下降，蒸汽流量不正常地小于給水流量；（3）過熱蒸汽溫度產生較大變化；（4）過熱器后煙溫度差增大；（5）排煙溫度有所降低，觀察排煙顏色出現(xiàn)灰白色或白色；（6）引風機負荷增大，電流增高。

再熱器爆管后會產生如下現(xiàn)象：（1）爐墻、觀火孔等不嚴密處向外冒煙氣；（2）局部再熱蒸汽溫度偏高和壓力下降；（3）再熱器附近蒸噴射聲音明顯；（4）煙道兩側出現(xiàn)煙溫不正常并且煙道負壓減??；（5）引風機電流增高。

水冷壁爆管會產生如下現(xiàn)象：（1）爐膛負壓發(fā)生較大變化；（2）煙氣中水分含量增大，各測點含氧量出現(xiàn)明顯偏差；（3）給水流量出現(xiàn)明顯異常，大于蒸汽流量；（4）各段煙溫下降，汽壓下降；（5）管子爆破位置有明顯的響聲，爐膛內能聽到泄漏聲；（6）引風機自動時動葉不正常的開大，電流上升。

省煤器爆管會產生如下現(xiàn)象：（1）省煤器管箱層有明顯響聲；（2）給水流量出現(xiàn)波動，略大于蒸汽流量；（3）泄漏側排煙溫度會出現(xiàn)降低；（4）爐膛底部有流水現(xiàn)象，煙囪出口顏色變白。

3　“四管泄漏”防治簡述

目前國外對于“四管泄漏”的手段是進行風險評估，通過工程分析和經濟分析兩種手段，論證得出最佳檢修時間及檢修方案，實現(xiàn)提前預控，進而實現(xiàn)資金投入的最大化。結合國內各電廠“四管泄漏”事件的經驗教訓，在“四管泄漏”防治工作中應堅持預防為主的方針，從鍋爐選型、設計、制造以及安裝各環(huán)節(jié)就應該提前預控，加強質量監(jiān)造工作；嚴格按照機組檢修管過程管理，建立電廠內部防止“四管泄漏”的長效機制，有效協(xié)調鍋爐檢修、運行、金屬、化學、熱控和燃料等多個專業(yè)，在企業(yè)內部建立嚴格的管理制度；電廠的“四管”泄漏防范工作尤其要加強對薄弱環(huán)節(jié)的監(jiān)督和管理，比如機組啟停和備用期間的化學監(jiān)督工作；要認真分析歷次“爆管”事件，認真分析爆破原因，采取有效防范措施；電廠內部要結合機組運行狀況對各受熱面建立臺賬，充分利用機組檢修、停機時機對受熱面做到“逢停必檢”。

[1]張磊,廉根寬.電站鍋爐四管泄漏分析與治理[M].水利水電出版社,2009.

[2]張勇.怎樣做好鍋爐“四管”防磨防爆工作 [J].華章,2012(30).