200MW機(jī)組鍋爐“四管”漏泄分析及預(yù)防措施

摘要：鍋爐“四管”漏泄嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文對(duì)鍋爐“四管”漏泄原因進(jìn)行分析并提出預(yù)防措施，減少鍋爐“四管”漏泄次數(shù)，增強(qiáng)設(shè)備可靠性，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：四管；漏泄；腐蝕；處理

鍋爐“四管”是指鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器。鍋爐“四管“涵蓋了鍋爐的全部受熱面，內(nèi)部承受著工質(zhì)的壓力和一些化學(xué)成分的作用，外部承受著高溫、侵蝕和磨損的環(huán)境，在水與火之間進(jìn)行調(diào)和，是能量傳遞集中所在，因此很容易發(fā)生漏泄問題。

某公司地處東北地區(qū)，現(xiàn)有六臺(tái)鍋爐，均為哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)，額定蒸發(fā)量670t/h、超高壓、一次中間再熱自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣煤粉鍋爐，采用水平濃淡分離式和直流式噴燃器、四角布置、雙切圓燃燒方式。傳統(tǒng)意義上的防止鍋爐四管泄漏，是指防止以上部位爐內(nèi)金屬管的泄漏。根據(jù)近幾年的統(tǒng)計(jì)，由于鍋爐“四管”漏泄造成機(jī)組非停的占公司各類非計(jì)劃停運(yùn)原因之首。鍋爐一旦發(fā)生“四管”漏泄，增大檢修工作量，有時(shí)還可能釀成事故，嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 “四管”漏泄原因分析

造成鍋爐“四管”泄漏的原因較多，其中磨損、腐蝕、過熱、拉裂是導(dǎo)致四管泄漏的主要原因。

1.1磨損

煤粉鍋爐受熱面的飛灰磨損和機(jī)械磨損，是影響鍋爐長期安全運(yùn)行的主要原因。飛灰磨損的機(jī)理是帶有灰粒和未完全燃燒燃料顆料的高速煙氣通過受熱面時(shí)，粒子對(duì)受熱面的每次撞擊都會(huì)梳離掉極微量的金屬，從而逐漸使受熱面管壁變薄，煙速越高灰粒對(duì)管壁的撞擊力就越大；煙氣攜帶的灰粒越多，撞擊的次數(shù)就越多，加速受熱面的磨損。長時(shí)間受磨損而變薄的管壁，由于強(qiáng)度降低造成管子泄漏。受熱面飛灰磨損泄漏、爆管有明顯的宏觀特征，管壁減薄，外表光滑。

造成嚴(yán)重飛灰磨損的原因是結(jié)構(gòu)因素，設(shè)計(jì)、安裝與檢修的不足都可能導(dǎo)致磨損加劇。噴燃器、吹灰器和三次風(fēng)噴嘴附近水冷壁等處也是煤粉磨損較為嚴(yán)重的部位。在安裝、運(yùn)行和檢修過程中，如果受熱而管子未固定牢或管卡受熱變形，管排就會(huì)發(fā)生振動(dòng)并與管卡發(fā)生碰撞磨損，也要造成機(jī)械磨損而漏泄。

1.2腐蝕

鍋爐“四管”受熱面的腐蝕主要是管外的腐蝕和水品質(zhì)不合格引起的管內(nèi)化學(xué)腐蝕，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致腐蝕爆管事故。煙氣對(duì)管壁的高溫腐蝕，主要是灰中的堿金屬在高溫下升華，與煙氣中的SO3生成復(fù)合硫酸鹽，在550-710℃范圍內(nèi)呈液態(tài)凝結(jié)在管壁上，破壞管壁表面的氧化膜，即發(fā)生高溫腐蝕。水冷壁上若產(chǎn)生結(jié)渣，在周圍處于一定溫度和還原性氣體條件下，會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的水冷壁管外腐蝕。

水冷壁高溫腐蝕部位多在熱負(fù)荷較高、管壁溫度較高的區(qū)域。大容量鍋爐的過熱器、再熱器的壁溫較高，尤其是左右兩側(cè)煙溫相差較大時(shí)，腐蝕比較嚴(yán)重。正常運(yùn)行情況下，鍋爐并不會(huì)引起管內(nèi)腐蝕與結(jié)垢。品質(zhì)良好的給水中帶有少量雜質(zhì)，通過爐水處理成為水渣或膠狀物質(zhì)，溶解在水中通過排污排出。當(dāng)給水品質(zhì)不良時(shí)，爐水中的Fe、Cu、Ca、Mg、SiO2等雜質(zhì)在蒸發(fā)受熱面內(nèi)被濃縮，并從鍋水中游離出來附著在管內(nèi)表面，形成水垢，水垢的傳熱系數(shù)只有鋼管的1/200，影響傳熱，并使壁溫上升，導(dǎo)致管壁過熱鼓包或破裂。鍋爐受熱面在停用時(shí)與不合格水或濕空氣接觸，受空氣中O2、CO2和SO2的影響會(huì)產(chǎn)生管內(nèi)化學(xué)腐蝕。在給水含氧超標(biāo)時(shí)，也會(huì)使省煤器內(nèi)壁產(chǎn)生點(diǎn)狀氧腐蝕。

1.3過熱

過熱器和再熱器是鍋爐承壓受熱面中工質(zhì)溫度和金屬溫度最高的部件，而汽側(cè)換熱效果又相對(duì)較差，所以過熱現(xiàn)象多出現(xiàn)在這兩個(gè)受熱面中。受熱面過熱后，管材金屬溫度超過允許使用的極限溫度，發(fā)生內(nèi)部組織變化，降低了許用應(yīng)力，管子在內(nèi)壓力下產(chǎn)生塑性變形，使用壽命明顯減少，最后導(dǎo)致超溫爆破。

過熱分長期過熱和短期過熱，長期過熱是指管壁溫度長期處于設(shè)計(jì)溫度以上而低于材料的下臨界溫度，超溫幅度不大但時(shí)間較長，鍋爐管子發(fā)生碳化物球化，管壁氧化減薄，持久強(qiáng)度下降，蠕變速度加快，使管徑均勻脹粗，最后在管子的最薄弱部位導(dǎo)致脆裂的爆管現(xiàn)象。長期超溫爆管主要發(fā)生在高溫過熱器的外圈和高溫再熱器的向火面。低溫過熱器、低溫再熱器的向火面均可能發(fā)生長期超溫爆管。長期過熱爆管的破口形貌，具有蠕變斷裂的一般特性，管子破口呈脆性斷口特征，爆口粗糙，邊緣為不平整的鈍邊，爆口處管壁厚度減薄不多。

短期過熱是指當(dāng)管壁溫度超過材料的下臨界溫度時(shí)，材料強(qiáng)度明顯下降，在內(nèi)壓力作用下，發(fā)生脹粗和爆管現(xiàn)象。短期過熱常發(fā)生在過熱器的向火面直接和火焰接觸及直接受輻射熱的受熱面管子上。

1.4焊接質(zhì)量和拉裂

鍋爐本體是由受熱面焊接組裝起來的，每個(gè)受熱面的每一根管子都有多個(gè)焊口，大型鍋爐整個(gè)受熱面焊口數(shù)量多的達(dá)幾萬個(gè)。而受熱面又是承受高溫高壓的設(shè)備，焊接缺陷主要有裂紋、未焊透、未熔合、咬邊、夾渣、氣孔等，這些缺陷存在于受熱面金屬基體中，使基體被割裂，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。在介質(zhì)內(nèi)壓作用下微裂紋的尖端、缺陷處的高應(yīng)力逐漸使基桿開裂并發(fā)展成宏觀裂紋，最終貫穿受熱面管壁導(dǎo)致漏泄事故。焊接缺陷的產(chǎn)生原因很多，它與結(jié)構(gòu)應(yīng)力、坡口形式、母材、焊接材料、焊接參數(shù)、熱處理工藝和焊工技術(shù)水平等有關(guān)。保證焊接質(zhì)量必須加強(qiáng)焊工管理及焊接工藝質(zhì)量的檢驗(yàn)評(píng)定。

所謂“拉裂”是指在鍋爐經(jīng)過多次起停后連接等部件之間由于熱膨冷縮不同步，位移不同步，又無足夠的補(bǔ)償能力的情況下管子產(chǎn)生的裂紋漏泄。這些部位爐外有保溫層，爐內(nèi)往往又是管排密集，人員難以預(yù)先檢查發(fā)現(xiàn)，也很難裝設(shè)監(jiān)測設(shè)備?！袄选币鸬穆┬顾急壤^大，應(yīng)認(rèn)真檢查減少“拉裂”漏泄，預(yù)防拉裂主要是消除應(yīng)力集中現(xiàn)象。

2 “四管”漏泄預(yù)防措施

造成鍋爐“四管”泄漏的因素較多，必須針對(duì)不同的原因從運(yùn)行和檢修以及管理等方面采取預(yù)防措施。

2.1加強(qiáng)檢修管理

生產(chǎn)人員提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)“四管”的檢查監(jiān)督力度。充分利用大、小修對(duì)四管進(jìn)行宏觀檢查，堅(jiān)持“逢停必檢”原則，掌握鍋爐“四管”金屬長期運(yùn)行中的性能規(guī)律，發(fā)現(xiàn)和消除金屬事故的隱患。對(duì)高溫腐蝕、磨損、脹粗、鼓包、應(yīng)力集中等情況加強(qiáng)檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)徹底地處理。加強(qiáng)金屬監(jiān)督和化學(xué)分析，對(duì)熱負(fù)荷較集中部分采取割管檢查和化學(xué)分析，對(duì)易結(jié)焦、易磨損、吹灰器易吹薄的部位進(jìn)行側(cè)厚檢查，對(duì)過熱器、再熱器等易超溫的部位進(jìn)行金相分析。加強(qiáng)四管附件的檢查，對(duì)檢修焊口做好無損探傷檢驗(yàn)，把好焊接質(zhì)量控制關(guān)。同時(shí)要提高檢修水平，針對(duì)設(shè)備老化進(jìn)行受熱面更換等技術(shù)改造。

2.2加強(qiáng)運(yùn)行管理

運(yùn)行人員要認(rèn)真操作，按規(guī)程加減負(fù)荷。密切監(jiān)視四管報(bào)警情況，嚴(yán)防受熱面“四管”超溫，加強(qiáng)對(duì)管壁溫度的監(jiān)視，減少管壁超溫。加強(qiáng)入爐煤快速分析預(yù)報(bào)工作，為運(yùn)行人員精心操作、勤調(diào)整提供依據(jù)，便于運(yùn)行人員及時(shí)調(diào)整一、二次風(fēng)，合理調(diào)整風(fēng)粉量和過剩空氣量，使煤粉在爐內(nèi)充分燃燒。保證磨組在最佳狀態(tài)運(yùn)行，嚴(yán)格控制煤粉細(xì)度減少設(shè)備磨損。認(rèn)真進(jìn)行燃燒調(diào)整，控制火焰中心不傾斜，嚴(yán)格控制各部件的參數(shù)，嚴(yán)禁超限運(yùn)行，加強(qiáng)受熱面吹灰，防止局部結(jié)焦超溫。加強(qiáng)爐水監(jiān)督，保證品質(zhì)合格等。

3 結(jié)論

預(yù)防鍋爐“四管”漏泄是一項(xiàng)綜合工程，應(yīng)從運(yùn)行、檢修、技術(shù)改進(jìn)等方面加強(qiáng)監(jiān)督、管理。定期對(duì)機(jī)組運(yùn)行、檢修中暴露出的問題開展專題分析活動(dòng)，超前謀劃和防范，制定切實(shí)可行的目標(biāo)、技術(shù)措施，層層落實(shí)崗位責(zé)任制。運(yùn)行人員根據(jù)煤質(zhì)變化及時(shí)調(diào)整燃燒，控制合理風(fēng)速，控制管壁超溫、加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)督和化學(xué)監(jiān)督。檢修人員提高檢修質(zhì)量和金屬監(jiān)督力度。堅(jiān)持“逢停必檢”方針，加強(qiáng)對(duì)隱蔽部位的檢查，發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)處理，減少鍋爐非停，保發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

作者簡介：楊歡，（1983-），男，從事火力發(fā)電廠運(yùn)行管理工作