電廠鍋爐水冷管路泄漏的主要原因與相關(guān)措施

李鋼柱

摘 要：電廠承擔(dān)著為社會運(yùn)轉(zhuǎn)和經(jīng)濟(jì)活動提供電力的主要任務(wù)，因此，電廠需要保持良好的工作狀態(tài)。然而，電廠鍋爐泄漏是產(chǎn)生安全隱患的直接誘因，嚴(yán)重影響了電廠的安全生產(chǎn)。主要從化學(xué)原理和物理層面分析了電廠鍋爐泄漏的原因，并提出了相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；泄漏；化學(xué)反應(yīng)；管壁

中圖分類號：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.101

1 電廠鍋爐泄漏的主要原因

鍋爐是電廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保證，鍋爐的維護(hù)和維修是電廠日常工作中的主要內(nèi)容。如果電廠鍋爐發(fā)生泄漏，不但會埋下安全隱患，還會影響電廠的生產(chǎn)效率。因此，鍋爐泄漏應(yīng)受到高度重視，并做到及時處理。

1.1 化學(xué)層面的原因分析

高溫化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生泄漏的過程為：鍋爐內(nèi)部受高溫影響發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鍋爐管壁硫化，進(jìn)而產(chǎn)生腐蝕，越靠近燃燒器腐蝕越嚴(yán)重。如果煤沒有得到充分燃燒就受到水蒸氣的作用，則會在冷水壁上產(chǎn)生大量黑褐色的硫化物。煤在不完全燃燒后產(chǎn)生的氣體的主要成分為一氧化碳、二氧化碳、氧氣及二氧化硫。水冷壁上硫化物的主要成分為鐵銹、四氧化三鐵和硫化亞鐵。硫化亞鐵中的硫原子來源于黃鐵礦中的硫元素，在鍋爐內(nèi)壁受高溫后會加速對鐵的腐蝕作用，其化學(xué)式如下。

黃鐵礦高溫受熱后分解，產(chǎn)生硫原子和硫化亞鐵：

FeS2→FeS+[S]

游離狀態(tài)的硫原子在高溫受熱后與鍋爐自身的鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生硫化亞鐵：

Fe+[S]→FeS

鍋爐自身的鐵會受水和氧氣的影響產(chǎn)生鐵銹（Fe2O3），鐵銹可與硫化氫氣體反應(yīng)，進(jìn)而加快鍋爐壁硫化：

4Fe+3O2+XH2O→2Fe2O3·XH2O

Fe2O3+3H2S→2FeS+3H2O+S

硫化亞鐵與大量氧氣發(fā)生反應(yīng)后被氧化，生成四氧化三鐵和二氧化硫，其化學(xué)公式如下：

3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2

綜上所述，發(fā)生在水冷壁的高溫化學(xué)反應(yīng)過程是因煤中的硫元素造成鍋爐管壁上的鐵被硫化，即被腐蝕的過程，最終造成鍋爐泄漏。

1.2 物理層面的原因分析

1.2.1 受熱不均造成的熱脹冷縮

由于鍋爐加熱時不是整體處于高溫狀態(tài)，最終影響了電廠鍋爐水冷壁管路各部分的溫度，產(chǎn)生了不同的溫差。如果這種狀態(tài)維持的時間過長，則受熱脹冷縮的原理影響，會有部分水冷壁管產(chǎn)生裂縫，最終造成電廠鍋爐發(fā)生泄漏。此外，在采取酸洗管路清除水冷壁中的水垢時，需要加熱到50～60 ℃，但加熱溫度過高會破壞局部管路保護(hù)膜，因此，酸洗過程中同樣也要控制溫度和加熱方式，以免造成局部受熱不均。

1.2.2 焊接點處承受的壓力過大

在一些電廠的維護(hù)檢修制度中，會規(guī)定對鍋爐進(jìn)行經(jīng)常性檢修，以期降低電廠鍋爐的泄漏發(fā)生率，保證其處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，但會導(dǎo)致鍋爐頻繁開啟、停止運(yùn)行。工作人員停止鍋爐檢查完運(yùn)行狀況后，往往在極短的時間內(nèi)重新開啟鍋爐，在這個停止、開啟的過程中，水冷壁尤其是水冷壁上的焊接點要承受額外的機(jī)械應(yīng)力，如果頻繁停啟，則會影響鍋爐水冷壁的承壓能力。這種焊接點的泄漏反不易被發(fā)現(xiàn)，鍋爐泄漏后，維修人員在鍋爐停止時難以發(fā)覺泄漏點，重新開啟鍋爐后仍然存在泄漏。

1.3 其他原因造成的電廠鍋爐泄漏

1.3.1 長期處于低負(fù)荷工作狀態(tài)

如果電廠鍋爐長期處于低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，則會造成內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)不暢，導(dǎo)致部分水冷壁管路內(nèi)的水不流動、熱量大量聚集，進(jìn)而使管壁過熱發(fā)生水泄漏。因較難發(fā)現(xiàn)鍋爐內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)不暢的位置，進(jìn)而難以快速檢修水泄漏故障，增加了鍋爐安全生產(chǎn)的風(fēng)險。

1.3.2 鍋爐的設(shè)計和維修不科學(xué)

如果在原始設(shè)計時不考慮水冷壁管路的承重能力和焊接點設(shè)計，則將導(dǎo)致單個懸掛點的受力過大，進(jìn)而拉裂管路。此外，焊接操作人員的維修水平也是決定因素，如果焊接造成了砂眼、漏焊，則會引發(fā)滲漏。現(xiàn)實案例中，水冷壁焊接點、焊口砂眼在水冷壁承受較大質(zhì)量時易發(fā)生拉裂或滲漏，進(jìn)而影響鍋爐的安全運(yùn)行，易造成電廠鍋爐水冷壁管路發(fā)生泄漏。

2 電廠鍋爐泄漏的解決措施

2.1 控制煤中的含硫量，保證充分燃燒

水冷壁被腐蝕是因煤的含硫量過高、煤沒有被充分燃燒。電廠一定要按國家標(biāo)準(zhǔn)將煤的硫元素含量控制在1.2%以下。為了保證煤的充分燃燒，應(yīng)減輕對水冷壁的硫化作用，并改進(jìn)鍋爐的送風(fēng)方式。一次風(fēng)通入后，送風(fēng)口通過產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)送入二次風(fēng)，從而使煙氣和煤能均勻混合、完全燃燒。

2.2 規(guī)避鍋爐的原始設(shè)計缺陷

鍋爐的原始設(shè)計不一定能滿足現(xiàn)實工作中的運(yùn)行需要，工作人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實情況分析泄漏原因，并重新修改、完善鍋爐設(shè)計，規(guī)避鍋爐的原始設(shè)計缺陷。可從原設(shè)計圖紙與現(xiàn)場的比對全面了解掌水冷壁的管道走向和路徑，從而明確水冷壁中可能發(fā)生故障的點，有針對性地解決鍋爐泄漏問題。此外，應(yīng)根據(jù)鍋爐泄漏的具體表現(xiàn)更改具體圖紙，但應(yīng)小規(guī)模進(jìn)行維修和改造，從而保證改造后鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

2.3 保證通暢的水循環(huán)系統(tǒng)

應(yīng)加強(qiáng)鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)的通暢性，派專業(yè)人員定期觀察水循環(huán)系統(tǒng)中易阻滯的部位，同時，縮短鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行的時間。此外，工作人員采用酸洗法對電廠鍋爐水冷壁管路進(jìn)行除垢，要將酸洗時的溫度控制在50～60 ℃，避免高溫對水循環(huán)系統(tǒng)的保護(hù)膜造成損害，進(jìn)而埋下安全隱患。

2.4 改變養(yǎng)護(hù)理念，注重保養(yǎng)和預(yù)防

在維修、養(yǎng)護(hù)時，應(yīng)以預(yù)防和養(yǎng)護(hù)作為關(guān)鍵點。尤其是鍋爐冷水壁的泄漏問題，應(yīng)在早期鍋爐改造中，在鍋爐壁留出觀察專用窗；針對泄漏問題制訂可行計劃；注重對技術(shù)和操作人員專業(yè)知識的培訓(xùn)，可由資格較老的技術(shù)人員帶領(lǐng)新技術(shù)員共同研究鍋爐的維修和養(yǎng)護(hù)技術(shù)，以求扎實掌握鍋爐的運(yùn)行原理和相關(guān)專業(yè)技能。此外，應(yīng)注重預(yù)防鍋爐的泄漏故障，將鍋爐的維修和檢測納入日常工作，采用科學(xué)的辦法落實日常維修和檢測，從而提高鍋爐的運(yùn)行性能。

3 結(jié)束語

綜上所述，為了電廠的安全運(yùn)行，電廠的鍋爐維修和技術(shù)部門應(yīng)重視鍋爐泄漏故障，比如鍋爐煤種的含硫量過高、鍋爐受熱不均、低負(fù)荷運(yùn)作、鍋爐的設(shè)計和維修不科學(xué)等，可從控制煤種的含硫量、更改鍋爐設(shè)計、改善水循環(huán)和養(yǎng)護(hù)理念等方面解決該問題。

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[3]韓振興.論電廠鍋爐泄漏的主要原因及應(yīng)對措施[J].科技與企業(yè)，2012（22）：328.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： Power plant is responsible for the social operation and economic activities of the main tasks， so the power plant needs to maintain a good working state. However， the leakage of power plant boiler is the direct cause of the potential safety hazard， which has seriously affected the safety production of power plant. The cause of boiler leakage in power plant is analyzed from the chemical principle and physical aspects， and the relevant measures are put forward.

Key words： power plant boiler； leakage； chemical reaction； tube wall