淺析預(yù)防電廠鍋爐四管泄漏的措施

郝建江

摘 要：鍋爐是火力發(fā)電廠的主要設(shè)備，鍋爐系統(tǒng)參數(shù)變化多樣，長(zhǎng)期以來(lái)，鍋爐四管泄露問(wèn)題困擾著發(fā)電機(jī)組的正常和穩(wěn)定運(yùn)行，影響著鍋爐的使用壽命，鍋爐一旦發(fā)生四管泄露，增加了鍋爐非計(jì)劃停運(yùn)損失和檢修工作量，嚴(yán)重的甚至造成安全事故，因此預(yù)防鍋爐四管泄露是電力企業(yè)的首要工作。該文全面分析了火電企業(yè)鍋爐四管泄露的主要原因，論文結(jié)合了筆者多年實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，提出了防治鍋爐四管泄露的具體措施，對(duì)降低電站鍋爐因四管泄漏造成的非計(jì)劃停運(yùn)具有較高的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐 四管泄露 預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（a）-0151-02

1 四管泄漏概述

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)相繼興建了數(shù)座大、中型水力電站，電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不斷擴(kuò)大，而火電站的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，對(duì)火電企業(yè)的安全運(yùn)行提出了更高的要求。鍋爐本體承壓管件中的水冷壁管、省煤器管、過(guò)熱器管和再熱器管合稱為鍋爐“四管”。省煤器管安裝在鍋爐尾部煙道的低溫部分，水冷壁管布置于爐膛，四管均是電站鍋爐的關(guān)鍵部件，[1]它們是自燃循環(huán)鍋爐的主要受熱面，主要作用是吸收鍋爐爐膛內(nèi)或煙道中的熱量，并蒸發(fā)或氣化推動(dòng)整個(gè)給水流動(dòng)。

水冷壁管、省煤器管、過(guò)熱器管和再熱器管由于過(guò)熱、腐蝕、磨損等原因引起的泄露、破裂或者爆管等事故現(xiàn)象稱為“四管泄漏”。鍋爐運(yùn)行中產(chǎn)生的各類事故中，四管泄露事故占了30%以上，四管泄露危害極大，造成電站非計(jì)劃停運(yùn)，增加了設(shè)備檢修工作量，嚴(yán)重影響發(fā)電廠的安全運(yùn)行。以國(guó)電靖遠(yuǎn)發(fā)電有限公司1～4號(hào)鍋爐為例，該公司在1989—2006年間就發(fā)生了四管泄露事故100余次。

該文全面分析了四管泄露產(chǎn)生的原因，并結(jié)合工作實(shí)際，提出了一些防治四管泄漏的措施，對(duì)于減少發(fā)電廠非計(jì)劃停運(yùn)，提高火力發(fā)電機(jī)組可靠性，提高火電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，具有重要意義。

2 判定四管泄露的方法

工業(yè)鍋爐產(chǎn)生四管泄露的原因很多，防治四管泄露的前提是準(zhǔn)確的判斷出具體的泄露部位，以便進(jìn)一步分析原因及采取有效的措施處理。

判斷發(fā)生四管泄露的主要主要方法仍然是分析儀表數(shù)據(jù)和進(jìn)行詳細(xì)的巡回檢查，發(fā)生四管泄露的主要特征有以下幾個(gè)方面。

（1）汽輪機(jī)組補(bǔ)水率將大幅增加，給水泵轉(zhuǎn)速增大，給水流量大于蒸汽流量，爐膛負(fù)壓顯著降低，將吸風(fēng)機(jī)調(diào)整為自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，靜葉開(kāi)度自動(dòng)增大，引風(fēng)機(jī)電流、電除塵電流和電壓不正常，現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)可以聽(tīng)見(jiàn)尖銳刺耳的異常聲音，爐管泄漏檢測(cè)裝置報(bào)警，爐煙或汽、水等從泄漏點(diǎn)附近的檢查孔處冒出。

（2）鍋爐四管泄漏時(shí)，在鍋爐燃量和送風(fēng)量不變時(shí)，主蒸汽壓力會(huì)緩慢下降，機(jī)組負(fù)荷降低，鍋爐煙氣含氧量產(chǎn)生較大變化。此外，煙氣和蒸汽會(huì)產(chǎn)生偏流，爐膛出口的煙氣流量增加、煙溫升高，使鍋爐壁溫超溫及減溫水流量增加，其中一側(cè)減溫水調(diào)門開(kāi)度遠(yuǎn)大于另一側(cè)開(kāi)度。

（3）鍋爐爐膛出口煙溫左右兩側(cè)偏差產(chǎn)生顯著變化，其中泄露側(cè)的煙溫下降，而另一側(cè)則顯示正常。鍋爐煙道內(nèi)泄露點(diǎn)兩側(cè)煙壓偏差增大，靠近泄漏點(diǎn)的負(fù)壓測(cè)點(diǎn)顯示負(fù)壓值瞬間從下降或變?yōu)檎龎?，但波?dòng)范圍很小，有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，當(dāng)爐膛負(fù)壓超100Pa時(shí)，已造成了嚴(yán)重的鍋爐泄露。

（4）水冷壁泄漏可能造成火檢閃爍、排煙溫度上升，爐膛壓力升高，汽包水位先下降后恢復(fù)，嚴(yán)重時(shí)汽包壓力下降，過(guò)熱汽壓力基本不變；爐膛燃燒會(huì)受擾動(dòng)明顯，爐膛負(fù)壓正負(fù)波動(dòng)，與此同時(shí)，爐膛兩側(cè)過(guò)、再熱汽溫、排煙溫度、煙道煙溫顯著升高。省煤器泄漏時(shí)，其進(jìn)出口熱風(fēng)溫度及排煙溫度降低，兩側(cè)煙溫出現(xiàn)明顯偏差；過(guò)熱器泄漏時(shí)，爐膛負(fù)壓和水位先升高后降低，過(guò)熱器管壁溫度升高，主蒸汽壓力明顯降低。再熱器泄漏時(shí)則主蒸汽壓力和水位保持不變，再熱器壓下降，而兩側(cè)排煙溫度偏差增加。

3 產(chǎn)生四管泄漏的原因分析

（1）管子的制造、安裝、檢修焊接的質(zhì)量不良，如采用異種金屬焊接、焊口滿溢、焊瘤、未焊透、氣孔、裂縫等焊接質(zhì)量問(wèn)題，會(huì)使焊接部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，機(jī)械性能下降。鍋爐安裝質(zhì)量問(wèn)題如管排排列不均勻、煙氣走廊較大、沒(méi)有在過(guò)熱器和省煤器迎風(fēng)面和兩端彎頭布置防磨瓦等會(huì)降低承壓部件的使用壽命。此外，受熱面管子的拉鉤、管卡、管夾等管排固定裝置松動(dòng)脫落造成管子與其周邊機(jī)械零部件互相碰撞、摩擦而導(dǎo)致的機(jī)械磨損，檢修過(guò)程中鋸割、焊接、氣割或修復(fù)管道時(shí)由于操作失誤損傷到其他管道而沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)或處理，造成管子的機(jī)械損傷也是四管泄露產(chǎn)生的原因之一。

（2）鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中，一方面由于燃煤本身中還有大量的飛灰，另一方面，省煤器的管排十分密集，煙氣中含有大量流速很高的飛灰粒子，這些粒子隨著爐煙不斷的沖刷受熱面管壁，使省煤器、低溫過(guò)熱器、低溫再熱器等發(fā)生磨損，影響管子受熱面的使用壽命。飛灰的存在還會(huì)引起受熱面積灰，若不及時(shí)清理，將使管子局部傳熱效果降低，金屬壁溫降低，在350℃以下的積灰還能吸附SO2，導(dǎo)致管子的腐蝕加劇。

（3）鍋爐給水中含有的鈣、鎂鹽類雜質(zhì)，它們?cè)谑軣岷螽a(chǎn)生了一系列的物理、化學(xué)變化，生成難溶的沉淀物，造成受熱面結(jié)垢或懸浮在水中形成水渣，嚴(yán)重阻礙管壁的傳熱效率，使受熱面金屬壁溫升高而過(guò)熱，以至燒壞爆管。[2]

（4）鍋爐受熱面長(zhǎng)期運(yùn)行在高溫環(huán)境中，會(huì)使四管表面金屬的金相組織產(chǎn)生變化，引起金屬材料產(chǎn)生緩慢的塑形變形，俗稱為金屬的蠕變，常表現(xiàn)為斷口處無(wú)明顯減薄的縱向破裂，金屬顯微組織中的碳化物形態(tài)逐漸變?yōu)榍蚧癄顟B(tài)，形成蠕變孔洞、蠕變孔洞鏈，甚至出現(xiàn)蠕變損傷。電站鍋爐中，高溫過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器和高溫再熱器等較易出現(xiàn)金屬的高溫蠕變，必須引起高度重視。

（5）過(guò)熱蒸汽器、再熱蒸汽器長(zhǎng)期工作在高溫、應(yīng)力、腐蝕介質(zhì)下，管子外壁和內(nèi)壁分別受到高溫?zé)煔夂土鲃?dòng)過(guò)熱蒸汽的作用，產(chǎn)生高溫氧化腐蝕，也就是通常所說(shuō)的熔融鹽腐蝕，高溫氧化腐蝕可使受熱面管材過(guò)熱、變薄、老化，直至失效爆管，常發(fā)生在水冷壁管道。

（6）鍋爐受壓部件表面由于長(zhǎng)期受到周期應(yīng)力和應(yīng)變的作用，導(dǎo)致疲勞裂紋產(chǎn)生、發(fā)展，并逐漸演變?yōu)槠趽p壞。根據(jù)疲勞損壞產(chǎn)生的機(jī)理可分為：腐蝕疲勞、低周熱疲勞、熱疲勞和振動(dòng)疲勞等，疲勞損壞常發(fā)生在省煤器再循環(huán)管、安全閥管座、疏水管管座等附近區(qū)域。

（7）鍋爐運(yùn)行工況的影響，如發(fā)電機(jī)組負(fù)荷率過(guò)低、頻繁啟停，火焰中心調(diào)整不恰當(dāng)，過(guò)濾停止運(yùn)行后管子快速冷卻等問(wèn)題，對(duì)四管的使用壽命有著持續(xù)的影響，使承壓管機(jī)械性能下降，增加了四管泄露的概率。

（8）其他造成四管泄露的原因還有：防磨蓋板固定方式不正確、防磨蓋板脫落、管子與防磨蓋板的膨脹量不一致、管排固定裝置松動(dòng)、脫落等。

4 預(yù)防四管泄漏的措施

（1）在電廠鍋爐安裝施工前，首先要組織現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員詳細(xì)審查圖紙，及時(shí)向設(shè)計(jì)單位反饋圖紙中的問(wèn)題，并跟蹤問(wèn)題的解決。設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格、周密、細(xì)致的檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的技術(shù)缺陷及時(shí)向設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)廠商和監(jiān)理反饋信息，共同協(xié)商采取有效的補(bǔ)救措施，嚴(yán)禁安裝不合格的產(chǎn)品。安裝過(guò)程中要及時(shí)收集、整理、歸檔所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，建立起準(zhǔn)確完整的設(shè)備信息臺(tái)賬以及暢通的信息通道，為處理措施提供依據(jù)。

（2）建立健全防治鍋爐寺觀泄露檢查制度，專項(xiàng)考核制度和激勵(lì)機(jī)制，充分調(diào)動(dòng)職工的責(zé)任心，明確運(yùn)行人員、檢修人員的崗位職責(zé)，建立完善的獎(jiǎng)懲制度。加強(qiáng)可預(yù)見(jiàn)性管理措施，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備的各種缺陷，如防止金屬部件失效，建立設(shè)備技術(shù)檔案，掌握設(shè)備部件的變化和損耗情況，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)有針對(duì)性的提出防范措施。

（3）建立專業(yè)的金屬監(jiān)督管理人員隊(duì)伍，避免由于檢修、檢查不到位及監(jiān)督不力造成的事故。金屬監(jiān)督管理人員要定期對(duì)受熱面進(jìn)行變形、蠕脹和磨損情況進(jìn)行檢查，加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)期存在過(guò)熱問(wèn)題的受熱面進(jìn)行監(jiān)督和控制，定期對(duì)高溫、低溫過(guò)熱器進(jìn)行割管金相檢驗(yàn)，仔細(xì)檢查水冷壁管腐蝕、內(nèi)壁結(jié)垢等情況，及時(shí)采取行之有效的處理措施。

（4）加強(qiáng)對(duì)原材料的監(jiān)督管理工作，為防止使用錯(cuò)誤的鋼材和高溫緊固件備品，使用前要對(duì)鋼材進(jìn)行光譜分析，對(duì)緊固件進(jìn)行硬度復(fù)查，如需使用替代材料則必須經(jīng)金屬監(jiān)督工程師同意。

（5）大力推廣使用新技術(shù)、新方法增加設(shè)備使用壽命，完善防磨、防腐措施，如省煤器穿墻處、靠墻兩側(cè)添加防磨護(hù)板、水冷壁管外表面噴涂采用超音速新型防腐蝕材料等，安裝鍋爐爐管泄漏自動(dòng)報(bào)警裝置以便及早對(duì)鍋爐爐管泄露的程度和區(qū)域位置進(jìn)行測(cè)報(bào)。在高溫受熱面管子壁面金屬中預(yù)埋熱電偶以獲取不同高度的管子壁面溫度數(shù)據(jù)。[3]

（6）加強(qiáng)焊接管理，加強(qiáng)對(duì)焊接工人的培訓(xùn)工作，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)焊接檢驗(yàn)制度，切實(shí)加強(qiáng)焊工自檢、技術(shù)人員專檢探傷人員探傷的檢驗(yàn)制度。

（7）提高磨煤機(jī)加載壓力，進(jìn)一步降低燃煤煤粉細(xì)度，降低飛灰顆粒大小，鍋爐運(yùn)行時(shí)要合理控制調(diào)節(jié)煙氣流速，盡量減小一次風(fēng)壓力運(yùn)行，減小飛灰流速，降低磨損量。此外，還要及時(shí)做好吹灰工作，防止產(chǎn)生煙氣走廊。

（8）鍋爐運(yùn)行時(shí)，要嚴(yán)格控制好各受熱面壁溫范圍及鍋爐的各項(xiàng)參數(shù)，做好運(yùn)行調(diào)整，在鍋爐燃燒和傳熱的前提下，控制好煙氣流速、減少水平煙道處過(guò)量空氣、嚴(yán)控爐膛負(fù)壓，及時(shí)調(diào)整風(fēng)量保持送風(fēng)和引風(fēng)的均衡。要根據(jù)根據(jù)燃煤的特性合理選擇燃燒方式和調(diào)整燃燒角度，減少煙氣中的飛灰含量、嚴(yán)格控制管壁溫度、及時(shí)調(diào)整減溫水量，減少管子特別是過(guò)熱器管子的介質(zhì)短路現(xiàn)象，避免風(fēng)量過(guò)大或缺氧燃燒，嚴(yán)禁超溫、超壓運(yùn)行，停爐檢修期間，要采取妥善的防腐措施。鍋爐啟停嚴(yán)格按照啟停曲線進(jìn)行，當(dāng)工況條件發(fā)生變化時(shí)，要加強(qiáng)監(jiān)視和調(diào)整，并按照規(guī)定對(duì)各聯(lián)箱及膨脹指示器指示做好詳細(xì)的記錄。[4]

（9）及時(shí)采取有效措施減緩或改善受熱面的磨損情況，如果加裝防磨瓦、涂抹防磨涂料、噴涂防磨層、在空氣預(yù)熱器上面加裝防磨套管等，同時(shí)要定做檢查受熱面情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)易磨損部位的磨損狀況。

（10）定期對(duì)鍋爐進(jìn)行排污，排除爐膛內(nèi)的懸浮水渣和沉渣，經(jīng)常性對(duì)受熱面進(jìn)行吹灰處理，保持受熱面的清潔，防止產(chǎn)生爐內(nèi)結(jié)垢、受熱面積灰、結(jié)焦等現(xiàn)象。

（11）加強(qiáng)給水品質(zhì)管理，嚴(yán)格控制爐水的pH范圍穩(wěn)定在9～11之間，有效控制管內(nèi)的腐蝕，減少管內(nèi)結(jié)垢，做好凝汽器的防漏、堵漏和防垢、防腐工作，定期采取熱力除氧和化學(xué)除氧手段將給水中的氧去除，提高凝結(jié)水溶解氧和給水溶解氧的合格率。

（12）建立和完善質(zhì)量監(jiān)督管理制度，從企業(yè)管理部門、車間到班組都要嚴(yán)格執(zhí)行，對(duì)不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求的項(xiàng)目嚴(yán)禁接收。

5 結(jié)語(yǔ)

由于鍋爐四管泄露事故必須停止鍋爐的正常運(yùn)行后檢修，鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定對(duì)火電企業(yè)的安全生產(chǎn)起著決定性的作用。防治鍋爐四管泄露的工作是電力企業(yè)長(zhǎng)期的工作，要根據(jù)四管泄露的原因具體分析，切實(shí)加大人力、物力和精力的投入，提高各級(jí)人員的責(zé)任心，及時(shí)采取措施消除設(shè)備缺陷，保證鍋爐機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[4]樊建人，鍋爐和熱交換器的積灰、結(jié)渣、磨損和腐蝕的防止原理與計(jì)算[M].北京：科學(xué)出版社，2006.