優(yōu)化鍋爐受熱面吹灰方式維護鍋爐安全穩(wěn)定運行

許家維

摘要：近年來，社會發(fā)展迅速，我國的鍋爐行業(yè)建設(shè)的發(fā)展也有了創(chuàng)新。鍋爐的運行效率直接關(guān)系到火電廠的經(jīng)濟效益，而鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性是其能夠高效運行的基礎(chǔ)保障，所以需要加強對鍋爐設(shè)備運行環(huán)境的監(jiān)督檢查。受熱面作為鍋爐熱能轉(zhuǎn)換的重要組成部分，在其長期服役的過程中，受到各種因素的影響可能會出現(xiàn)受熱面失效的現(xiàn)象，不利于鍋爐的安全穩(wěn)定運行。經(jīng)過對鍋爐受熱面失效的原因進行總結(jié)分析，主要有超溫、磨損、焊縫泄露、垢下腐蝕、熱疲勞等，受熱面失效會造成火電廠非計劃停機，對企業(yè)的經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)造成不良影響。所以應(yīng)該對鍋爐受熱面失效的原因進行充分的分析，然后從實際情況出發(fā)，制定出行之有效的防治措施，最大程度的避免受熱面失效現(xiàn)象的發(fā)生，為火電廠的安全高效生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化鍋爐受熱面吹灰方式;維護鍋爐;安全穩(wěn)定運行

引言

隨著我國電力技術(shù)不斷更新?lián)Q代，單元制機組逐漸取代母管制機組成為火力發(fā)電機組的主流設(shè)備。鍋爐的安全穩(wěn)定運行對機組安全穩(wěn)定運行起到了決定性作用。

1火電廠鍋爐受熱面失效的原因

1.1焊縫泄漏導(dǎo)致的受熱面失效

焊接是鍋爐受熱面制造安裝中最為常見的工序，通過焊接的方式將各個零部件連接起來，而受到各種因素的影響會出現(xiàn)焊接質(zhì)量缺陷，一旦焊縫存在質(zhì)量缺陷，將會導(dǎo)致受熱面發(fā)生泄漏而產(chǎn)生各種安全事故。焊縫缺陷主要表現(xiàn)為未焊透、咬邊、夾渣、氣孔、裂紋等形式，多數(shù)原因為焊接工藝不規(guī)范所導(dǎo)致。對焊材的管理不到位，沒有做好烘干處理，焊前沒有對母材表面進行清潔處理，都會出現(xiàn)焊接質(zhì)量缺陷;焊接的溫度和速度掌握不好，容易在焊縫中出現(xiàn)氣孔;焊接前后熱處理不當(dāng)，會出現(xiàn)焊接裂紋;在檢修工作中如果強力對口會導(dǎo)致殘余應(yīng)力過大，而在運行中由于膨脹不暢就會發(fā)生泄漏。焊縫泄漏是受熱面失效的主要原因之一，所以應(yīng)該加強對焊縫的質(zhì)量控制。

1.2短時超溫爆管導(dǎo)致的受熱面失效

短時超溫爆管多發(fā)生于水冷壁中，其主要原因為受熱不均，冷卻條件惡化致使管壁溫度短時間內(nèi)突然升高。當(dāng)管壁溫度超過材料的下臨界點時，材料強度會有所降低，在高溫高壓的運行環(huán)境下就會發(fā)生爆管。如果爐膛內(nèi)動力場不穩(wěn)定，出現(xiàn)火焰中心偏移的現(xiàn)象就會造成水冷壁局部熱負(fù)荷過高而發(fā)生短時超溫爆管;在水冷壁中如果出現(xiàn)焊瘤、夾渣或者其他異物堵塞，亦或是管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重，都會導(dǎo)致管內(nèi)汽水循環(huán)不暢，在汽水分配不均的情況下就會發(fā)生短時超溫爆管，鍋爐嚴(yán)重缺水也是短時超溫爆管的原因。在爆口處會發(fā)生明顯的塑性變形，管徑漲粗，管壁減薄，在判斷原因時可根據(jù)管內(nèi)超溫面積、數(shù)量和位置來確定。

1.3長時超溫爆管導(dǎo)致的受熱面失效

根據(jù)鍋爐的使用性質(zhì)以及運行環(huán)境，在受熱面設(shè)計時會選用適宜的材質(zhì)，并且設(shè)計出鍋爐運行時的各項參數(shù)，以確保鍋爐受熱面運行的安全性以及使用壽命。如果在實際運行中受熱面管壁溫度長期處于設(shè)計溫度以上，就會降低受熱面材料的力學(xué)性能，最終發(fā)生蠕變破裂，不僅縮短受熱面的使用壽命，而且會影響到鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性。受熱面長時超溫爆管多是由于長時間處于管材允許的溫度中運行，導(dǎo)致管壁發(fā)生氧化應(yīng)力裂紋。爐內(nèi)的煙風(fēng)動力場不佳會導(dǎo)致爐膛出口煙氣分布不均，在存在余旋的情況下，會造成末級過熱器超溫運行。當(dāng)管壁的蠕脹值接近或者低于規(guī)定范圍時，就會導(dǎo)致管子爆裂，爆口邊緣一般較厚，斷裂面粗糙不平整，且在向火側(cè)內(nèi)外壁上會有較多的縱向裂紋。

2優(yōu)化措施分析

2.1改造前后煙氣溫度變化規(guī)律

（1）由于增加了一組H型省煤器換熱面，使得對流換熱性能加強，在保持相同的運行負(fù)荷下，改造后方案吹灰前數(shù)據(jù)顯示，相比改造前方案各受熱面區(qū)域初始煙溫均有降低，處于高溫?fù)Q熱區(qū)域的對流受熱面由于煙氣熱容量大，煙溫降幅較小（4℃～6℃），低溫區(qū)域的省煤器出口煙溫降幅較大，達到14℃。（2）進行吹灰操作后，末級過熱器、末級再熱器、省煤器出口區(qū)域煙溫以及排煙溫度均有比較明顯的降低。一方面說明，吹灰后各受熱面的污染狀態(tài)均有比較明顯的改變，吹灰效果明顯;另一方面說明吹灰系統(tǒng)改造方案是可行有效的。（3）從吹灰前后煙溫降低幅度來看，處于高溫?fù)Q熱區(qū)域的對流受熱面煙溫降低幅度較低，而省煤器出口區(qū)域煙溫降低28℃。（4）吹灰后4h煙溫監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，吹灰結(jié)束后隨著運行時間的延長，各受熱面進一步污染導(dǎo)致?lián)Q熱能力有所下降，煙氣溫度呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢，但對比改造前吹灰效果，改造后煙溫升高幅度相對較小、增長速率比較緩慢

2.2腐蝕疲勞優(yōu)化

受熱面管的腐蝕疲勞可能發(fā)生在水側(cè)也可以發(fā)生在煙氣側(cè)。水側(cè)主要是由于水氣分層、間歇式啟停等原因造成，煙氣側(cè)主要是由于熱疲勞應(yīng)力、吹灰等外界交變力引起的。水側(cè)引起的疲勞損傷，從內(nèi)表面逐漸擴展到外表面，在過熱器的管子彎頭內(nèi)壁等地方產(chǎn)生點狀或者坑狀腐蝕，從而引起疲勞損傷。水側(cè)引起的疲勞爆口主要有如下特性：（1）在過熱器內(nèi)壁產(chǎn)生點狀或者坑狀的腐蝕坑，這種坑形狀像貝殼狀;（2）如果是在運行過程中產(chǎn)生的疲勞腐蝕，腐蝕主要產(chǎn)物為黑色狀，帶磁性;（3）如果是在停爐過程中產(chǎn)生的疲勞腐蝕損傷，腐蝕主要產(chǎn)物為磚紅色的、不帶磁性的腐蝕產(chǎn)物;（4）在這些腐蝕區(qū)域材料的金相組織不發(fā)生任何變化;（5）產(chǎn)生的裂紋主要是橫斷面的，裂紋比較窄，端面口鈍而粗糙，在裂紋出有氧化皮;（6）如果應(yīng)力比較小裂紋的端部比較圓滑，應(yīng)力如果非常大，裂紋的端部就比較尖;（7）爆口處的斷裂表現(xiàn)為脆性斷裂。煙氣側(cè)的腐蝕疲勞損傷主要表現(xiàn)形式為從外表延伸到內(nèi)表面，裂紋形式也是橫向裂紋為主，發(fā)生損傷后可以看到管壁的外表面像大象的皮膚一樣，密密麻麻的橫向裂紋，這種損傷模式一般把其拉入熱疲勞破壞。

2.3磨損優(yōu)化

鍋爐的磨損主要有飛灰磨損、機械磨損、吹灰磨損、煤粒磨損幾種方式。飛灰磨損主要是煤燃燒后，煙氣中含有灰分，沖擊到受熱面管上引起磨損。磨損的形態(tài)按灰粒沖擊到受熱面管的角度不一樣分為變形磨損和切削磨損兩種形式。當(dāng)灰粒以90°沖擊到受熱面管上，周而復(fù)始，引起受熱面管逐漸一層層脫落的磨損叫變形磨損。反之如果以很小的角度沖擊到受熱面管上的磨損稱為切削磨損。引起這種損傷模式主要與煤的性質(zhì)、配風(fēng)等有關(guān)系。受熱面管磨損后的損傷形態(tài)主要有如下幾種：（1）爆口處材料的金相組織無明顯變化;（2）爆口表現(xiàn)形式為韌性斷裂;（3）爆口的邊緣比較薄;（4）爆口邊緣通過測厚可以看到明顯的減薄。

2.4受熱面失效共性原因的防治措施

盡管導(dǎo)致受熱面失效的原因較多，但是大多數(shù)原因都存在共性的特征，所以可根據(jù)共性特征做好綜合性的防治措施。加強對燃煤管理，嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)選用煤種;根據(jù)鍋爐運行特征以及燃燒工況合理設(shè)計受熱面結(jié)構(gòu);加強對焊接的質(zhì)量管理，提高焊接質(zhì)量;加強對鍋爐受熱面的日常檢查，尤其是對運行溫度、供水、積灰的監(jiān)測管理，確保受熱面處于最佳運行狀態(tài)。

結(jié)語

鍋爐的損傷模式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止以上幾種，主要針對鍋爐常見的幾種損傷模式進行分析，通過簡易的分析來快速判斷鍋爐大致是那種損傷模式引起的。在實際檢驗過程中，要具體分析是那種損傷模式引起的，還需要借助其他的檢驗手段及檢測方法做出準(zhǔn)確的分析。

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