淺議鍋爐四管泄漏原因及措施

劉丞涵

摘 要： 鍋爐是火力發(fā)電廠三大主設(shè)備之一，而四管泄露問題始終頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響機(jī)組的正常穩(wěn)定運(yùn)行，對鍋爐的壽命也造成不可修復(fù)的永久性傷害。鍋爐一旦發(fā)生四管泄漏，無論是電量損失、經(jīng)濟(jì)損失，還是大幅增加的工作量，都是電廠難以承受之痛。因此，如何有效預(yù)防鍋爐發(fā)生四管泄漏，發(fā)生后，如何高效解決四管泄漏，就成為我們鍋爐工作者最重要的課題。筆者結(jié)合多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對四管泄漏發(fā)生原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了相關(guān)意見和解決辦法，僅供各位讀者參考。

關(guān)鍵詞： 鍋爐；四管泄漏；水冷壁

近年來，鍋爐“四管”（水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器）的泄露事故頻繁發(fā)生，即便加大管控力度，提高檢修工藝，效果也并不明顯，“四管”泄露發(fā)生次數(shù)依然高居不下。此類事故多數(shù)需要停爐處理，對發(fā)電廠的正常安全、穩(wěn)定生產(chǎn)造成極大影響。如果“四管”泄漏點(diǎn)較大，還容易損壞臨近管壁，甚至是沖塌爐墻，導(dǎo)致鍋爐短時(shí)間嚴(yán)重缺水，致使事故擴(kuò)大，后果不堪設(shè)想。這就要求我們要認(rèn)真分析并查找“四管”泄露事故發(fā)生的原因，并積極采取有效的預(yù)防措施和解決方案，降低事故發(fā)生概率，減小事故發(fā)生后帶來的不利影響，第一時(shí)間處理好缺陷，為鍋爐和機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

一、鍋爐“四管”泄漏原因分析

鍋爐“四管”包含了整個(gè)鍋爐的受熱面，承擔(dān)著鍋爐汽水系統(tǒng)工質(zhì)轉(zhuǎn)換并完成能量傳遞的艱巨任務(wù)。其內(nèi)部承受工質(zhì)的巨大壓力和化學(xué)因素作用，外部處于高溫、腐蝕、磨損的惡劣環(huán)境中，同時(shí)還有承受膨脹、應(yīng)力及復(fù)雜外力的作用。因此，極易導(dǎo)致鍋爐“四管”發(fā)生泄漏。

鍋爐“四管”泄漏問題的本質(zhì)是因?yàn)槟芰颗c工質(zhì)的極度不平衡。并且，鍋爐“四管”本身的性能和工作環(huán)境不適宜也是鍋爐“四管”出現(xiàn)泄漏的主要原因。由于鍋爐“四管”涉及的范圍比較大，“四管”的材質(zhì)與工作條件也各不相同，因此造成“四管”泄漏的原因也就多種多樣，關(guān)系到安裝、調(diào)試、運(yùn)行、設(shè)計(jì)、制造、檢修和維護(hù)各個(gè)方面。

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，在所有導(dǎo)致非停的“四管”泄漏事故中，由于金屬過熱造成的泄漏占泄漏事故的30%，磨損原因和腐蝕原因造成的泄漏占泄漏事故的25%，焊接質(zhì)量不合格造成的泄漏占泄漏事故的30%，其他原因占15%?？梢钥闯觯^熱、磨損、腐蝕、焊接等因素是導(dǎo)致鍋爐“四管”泄漏的主要因素。

1.管壁過熱

管壁過熱分長期過熱和短期過熱。長期過熱是爐管長期處于高于允許管壁壁溫的環(huán)境中，其抗氧化性降低，管壁的氧化腐蝕率大幅提高，同時(shí)爐管的機(jī)械性能、應(yīng)力和物理特性也隨之降低，管子達(dá)不到所承受的壓力，將導(dǎo)致爆管。長期過熱爆管的爆口形貌具有蠕變斷裂的一般特征，即破口粗糙、邊緣不平整、壁厚減薄不多、爆口及附近的管子內(nèi)外壁有一層較厚的易剝落氧化皮、爆口附近的管子外壁有許多與爆口方向一致的縱向裂紋。

短期過熱是指爐管內(nèi)部熱循環(huán)不暢，無法進(jìn)行有效的熱傳遞，管子冷卻不好，使管壁溫度大大超過其允許的最高溫度，管材在高溫下性能大大降低，進(jìn)而發(fā)生爆炸。短期過熱爆管的爆口形貌具有完全延性斷裂的特征，爆口呈喇叭狀，邊緣鋒利，管壁減薄很多，爆口脹粗明顯。爆口表面比較光滑，外壁一般呈藍(lán)黑色，附近沒有裂紋。

2.管壁磨損

鍋爐在運(yùn)行過程中，一方面由于燃煤本身含有大量的飛灰，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。飛灰的存在還會引起受熱面積灰，若不及時(shí)處理，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。

同時(shí)，吹灰器內(nèi)漏、吹灰器不旋轉(zhuǎn)、吹灰器吹灰時(shí)帶水、吹灰器吹灰蒸汽壓力過高等，都會帶來不同程度的吹損。由于管卡、支吊架松動、定位塊脫落，在運(yùn)行過程中與管子相互摩擦刮蹭，時(shí)間長了就會出現(xiàn)管子的磨損，這是管子尤其是再熱器管子發(fā)生爆破的一個(gè)隱患。

3.管壁腐蝕

過熱蒸汽器、再熱蒸汽器在高溫、應(yīng)力、腐蝕介質(zhì)下長期工作，管子外壁受高溫?zé)煔獾臎_刷腐蝕，產(chǎn)生高溫?zé)煔庋趸g；管子內(nèi)部受流動過熱蒸汽溫度和壓力的作用，產(chǎn)生高溫蒸汽氧化腐蝕，這樣，在內(nèi)外腐蝕作用下，受熱面管材過熱、變薄、老化，直至爆管。煙氣側(cè)的高溫腐蝕是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，高溫腐蝕主要是硫酸鹽型高溫腐蝕。鍋爐在運(yùn)行中，管壁中的鐵與氧反應(yīng)生成一層很薄的氧化鐵，該氧化鐵對管壁具有保護(hù)作用，但是，如果在過熱蒸汽器、再熱蒸汽器煙氣側(cè)產(chǎn)生硫酸鹽型高溫腐蝕，就會破壞這層穩(wěn)定的氧化鐵保護(hù)層，管壁會因腐蝕而變薄，造成受熱面實(shí)效。硫酸鹽型腐蝕多發(fā)生在550-710℃的溫度下，其中在650-700℃的溫度下腐蝕最強(qiáng)烈。

4.管子焊接

管子檢修焊縫的質(zhì)量也是鍋爐“四管”泄漏的一大原因。檢修焊接質(zhì)量問題能夠造成焊接部位產(chǎn)生應(yīng)力集中和接頭機(jī)械性能下降等，如焊口的咬邊、滿溢、焊瘤、內(nèi)凹（塌腰）、未焊透、夾渣、氣孔、裂縫（包括熱裂縫、冷裂縫和再熱裂紋等），致使焊口處成為薄弱部位而造成爆管。異種鋼焊接部位也是易造成爆管的部位，會在焊接接頭處因熱脹差發(fā)生環(huán)向的破裂。水冷壁管的泄漏部位主要就發(fā)生在焊口位置。停爐檢修中更換水冷壁管，一般對管子的焊口比較重視。但對鰭片管的焊接質(zhì)量容易忽視，認(rèn)為鰭片單面焊接就可以。更換水冷壁管后，對鰭片僅進(jìn)行單面焊接，在鍋爐運(yùn)行后，由于水冷壁管與鰭片的膨脹系數(shù)不一樣，容易造成水冷壁拉裂。

二、降低鍋爐“四管”泄漏的措施

1.鍋爐運(yùn)行時(shí)，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)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，減少管子特別是過熱器管子的介質(zhì)短路現(xiàn)象，避免風(fēng)量過大或缺氧燃燒，嚴(yán)禁超溫、超壓運(yùn)行。

2.為了避免飛灰磨損管道，可運(yùn)用如下幾種方法。第一，局部煙氣速度較快的地方，管子很多部位容易發(fā)生磨損，對這些容易發(fā)生磨損的地方應(yīng)該加裝防磨裝置，防止管子多數(shù)部位過早破裂；第二，煙氣流動速度的控制，特別要控制過道處煙氣的速度，所以在維修和安裝管道時(shí)，應(yīng)保證管子與墻面之間無空隙，另外還需要保證各種蛇形管間距離要均等；第三，可采用煤器管冷噴涂高溫耐磨涂料的方式，在檢查過程中，嚴(yán)格按照相關(guān)檢查規(guī)定進(jìn)行，尤其是管道容易產(chǎn)生磨損的部位，一旦發(fā)現(xiàn)有磨損的情況，應(yīng)該立即修補(bǔ)。

3.完善防腐措施，采用新技術(shù)、新方法來增加設(shè)備的使用壽命。如在水冷壁管燃燒區(qū)域內(nèi)，特別是焊口位置，高溫腐蝕嚴(yán)重，為防止高溫腐蝕采用新型防腐蝕材料，取消已往的滲鋁等防腐蝕技術(shù)，同時(shí)也解決了焊口位置容易發(fā)生高溫腐蝕的問題。

4.嚴(yán)格焊接、熱處理和氣割工藝紀(jì)律，確保工藝質(zhì)量。焊前必須檢查對口質(zhì)量，錯(cuò)口、折口、對口間隙、坡口表面及母材內(nèi)、外壁清理要符合規(guī)范要求；焊接過程中要按工藝卡要求選擇焊接工藝參數(shù)、層數(shù)、厚度、層間溫度和單層焊道寬度等；焊接結(jié)束后，要將飛濺清理干凈，焊縫外觀質(zhì)量必須合格。

三、結(jié)語

預(yù)防燃煤鍋爐“四管”泄漏是一項(xiàng)非常艱巨的持久戰(zhàn)，有效防止可以為電廠降低檢修成本，延長鍋爐的使用壽命，既能提高鍋爐運(yùn)行可靠性和安全性，又能創(chuàng)造客觀的經(jīng)濟(jì)效益。我們要不斷提高專業(yè)工作人員的工作能力及責(zé)任心，重視防鍋爐爆管安全意識的培養(yǎng)，加強(qiáng)對鍋爐“四管”相關(guān)設(shè)備的檢查，有效控制并避免鍋爐“四管”泄漏及爆管事故的發(fā)生。