淺析循環(huán)流化床鍋爐過熱器泄漏及防治

丁石磊

(潞安礦業(yè)集團(tuán)公司 審計(jì)中心，山西 長(zhǎng)治 046204)

五陽熱電廠采用4臺(tái)濟(jì)南鍋爐廠生產(chǎn)的75 t/h循環(huán)流化床鍋爐，工作溫度為435～450℃，工作壓力為5.29 MPa。在運(yùn)行中過熱器泄漏頻率高，是造成鍋爐停爐事故的主要原因之一，成為多年來困擾該廠安全生產(chǎn)的一個(gè)難題。2014年至2016年每年每臺(tái)鍋爐因過熱器停爐平均次數(shù)都在3～4次。為此，通過對(duì)歷年鍋爐運(yùn)行和事故進(jìn)行分析，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)引起過熱器爆管的原因進(jìn)行了分類，并針對(duì)不同的事故原因制定了相應(yīng)對(duì)策，取得了良好效果。

1 過熱器泄漏的原因分析

造成鍋爐過熱器泄漏的主要原因有高溫腐蝕、超溫和水塞等。下面進(jìn)行具體分析。

1.1 高溫腐蝕

過熱器管的高溫腐蝕分為煙氣側(cè)腐蝕和蒸汽側(cè)腐蝕兩種：

1) 煙氣側(cè)腐蝕，即過熱器管外高溫?zé)煔鈱?duì)過熱器管道的腐蝕。過熱器高溫腐蝕又分為硫酸腐蝕和釩腐蝕兩種。硫酸腐蝕與管壁外的積灰有關(guān)，壁外積灰分為外灰層和內(nèi)灰層，內(nèi)灰層中含有較多的堿金屬，它與外灰層擴(kuò)散進(jìn)來的氧化硫以及灰中的鐵、鋁發(fā)生化學(xué)作用，生成堿金屬硫酸鹽，如Na3Fe(SO4)3和K3Al(SO4)3等復(fù)合物。處于熔化或半熔化狀態(tài)的堿金屬硫酸鹽復(fù)合物對(duì)過熱器合金鋼產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕。溫度越高，腐蝕越強(qiáng)烈。在五陽熱電廠的鍋爐過熱器管外壁上可明顯看到斑狀腐蝕痕跡，說明過熱器管已經(jīng)受到了高溫腐蝕作用。釩腐蝕是點(diǎn)火油、助燃油或燃煤含釩時(shí)產(chǎn)生的，在循環(huán)流化床鍋爐過熱器高溫腐蝕成因中屬于次要因素，尤其是小型循環(huán)流化床鍋爐，點(diǎn)火時(shí)間較短，耗油量小，在煤種穩(wěn)定的情況下，如果煤中不含釩或含釩量很小 ，一般不會(huì)發(fā)生釩腐蝕。

2) 蒸汽側(cè)腐蝕。蒸汽側(cè)腐蝕與煙氣側(cè)腐蝕不同，它發(fā)生在過熱器管內(nèi)。高溫蒸汽與過熱器管發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成三氧化二鐵和氫氣，如果蒸汽流速較慢，不能將產(chǎn)生的氫氣快速帶走，則殘留氫氣會(huì)使管材脫碳而變脆，并產(chǎn)生類似蠕脹的微裂紋。在鍋爐正常運(yùn)行工況下，蒸汽流速較高，不會(huì)發(fā)生這種類型的腐蝕，但2016年五陽熱電廠1號(hào)爐曾出現(xiàn)因氫腐蝕問題造成連續(xù)多次過熱器泄漏事故。停爐后把損壞的管段切割下來，發(fā)現(xiàn)管子有明顯的橫向微裂紋。

1.2 過熱器管超溫

鍋爐運(yùn)行時(shí)，過熱器管外煙氣溫度高達(dá)750～950℃，易造成超溫爆管。造成爆管的原因有三種：一是因鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行會(huì)使過熱器管內(nèi)蒸汽溫度超過額定蒸汽溫度；二是鍋爐啟動(dòng)并汽時(shí)，由于并汽過快，使過熱器管內(nèi)汽溫大幅超過管壁允許溫度；三是由于蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置失靈或人工手動(dòng)調(diào)節(jié)汽溫時(shí)調(diào)節(jié)不當(dāng)，造成過熱器管內(nèi)蒸汽溫度頻繁升高、降低使管材疲勞蠕變，縮短管道的使用壽命。

熱偏差也是造成過熱器超溫的一個(gè)重要因素，其原因有吸熱不均和流量不均兩種。吸熱不均是指沿鍋爐煙道橫向布置的過熱器各平行管之間，有些管道吸熱量較大，另外一些吸熱量小。吸熱不均的原因有很多，主要有沿?zé)煹罊M向管外煙氣流速不均勻和管內(nèi)蒸汽流速不均勻，以及管外煙氣側(cè)積灰、管內(nèi)蒸汽側(cè)結(jié)垢等。同時(shí)，管道因高溫變形，堵管后形成煙氣走廊也會(huì)導(dǎo)致熱偏差。另外，過熱器管下部積灰嚴(yán)重使管道變形，也易形成煙氣走廊。五陽熱電廠4臺(tái)鍋爐都曾出現(xiàn)因堵管和管道下部積灰較多造成煙氣走廊的情況。

1.3 水 塞

水塞是指由于某種原因造成過熱器蛇形管下部積水阻礙蒸汽工質(zhì)流動(dòng)的現(xiàn)象。水塞形成后，過熱器管內(nèi)蒸汽停滯，在管外高溫?zé)煔獾募訜嶙饔孟鲁瑴?，最終導(dǎo)致管道泄漏。在運(yùn)行中，鍋爐低負(fù)荷時(shí)易形成水塞。另外，鍋爐經(jīng)常斷煤使過熱器汽溫大幅波動(dòng)，這時(shí)如果減溫水自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置跳閘，則很容易造成減溫水量過大而形成水塞。例如，在某次過熱器爆管事故中，就是因?yàn)槿济禾珴?，給煤機(jī)堵煤嚴(yán)重，鍋爐負(fù)荷及汽溫大幅變化，減溫水調(diào)節(jié)有滯后性，造成過熱器蛇形管內(nèi)形成水塞。

五陽熱電廠還出現(xiàn)了多次在鍋爐啟動(dòng)并汽階段發(fā)生的爆管。經(jīng)事故分析，發(fā)現(xiàn)造成事故的原因是鍋爐啟動(dòng)前，曾做過水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)后的水未放干凈，在啟動(dòng)時(shí)形成了水塞，最終導(dǎo)致超溫爆管。

2 過熱器管損壞的防治方法

2.1 過熱器管損壞的處理原則

發(fā)現(xiàn)過熱器管泄漏后，應(yīng)及時(shí)停爐，避免泄漏的蒸汽吹壞旁邊的管子。只有在損壞很小，短時(shí)間不會(huì)危及其它管子時(shí)，才可以維持運(yùn)行到備用爐投入。如果沒有處于備用狀態(tài)的鍋爐，應(yīng)立即停爐處理。

2.2 過熱器管泄漏防治

1) 高溫腐蝕的防治措施。過熱器處于高溫?zé)煔鈪^(qū)域是為了吸收更多的熱量來保證蒸汽的參數(shù)要求，所以不能降低管外高溫?zé)煔獾臏囟扔脕頊p輕腐蝕程度，而將管內(nèi)工質(zhì)溫度控制到一定的范圍則是可行的。五陽熱電廠過熱器出口汽溫在450℃以內(nèi)，在日常運(yùn)行中只要保證蒸汽參數(shù)在額定范圍內(nèi)就能避免高溫腐蝕的發(fā)生。

為防止過熱器的氫腐蝕，過熱器內(nèi)工質(zhì)要有一定的流速，不過該流速比過熱器管冷卻所需流速低，所以只要確保過熱器管冷卻有足夠的流速即可。

2) 超溫爆管防治。過熱器管泄漏，要及時(shí)停爐處理，若長(zhǎng)時(shí)間堅(jiān)持運(yùn)行，高壓蒸汽會(huì)吹壞對(duì)面的管子，而且在反射的作用下，還會(huì)在附近區(qū)域相互影響，造成多根管道沖蝕泄漏。停爐后要將泄漏的過熱器管道堵管。鍋爐再次啟動(dòng)后，被堵的管道內(nèi)沒有蒸汽的冷卻作用，很快會(huì)被燒壞，形成煙氣走廊，引起熱偏差。此外，過熱管壁上的積灰也會(huì)造成管道超溫。因此，在鍋爐停爐時(shí)要及時(shí)清除積灰。

3) 過熱器管磨損防治。五陽熱電廠曾采用安裝防磨瓦與噴涂防火涂料兩種不同的防磨方法，其中噴涂防火涂料的方法效果更好。

3 結(jié) 語

通過對(duì)五陽熱電廠過熱器泄漏的原因進(jìn)行分析，并采取上述措施后，2017年全年過熱器泄漏次數(shù)明顯減少。在電廠的具體運(yùn)行過程中，其過熱器所在的運(yùn)行環(huán)境不同，造成泄漏的原因也不盡相同。各廠要根據(jù)各自的具體情況，因地制宜，采取適合本廠的防治措施，保障電廠正常有效運(yùn)行。