火電廠鍋爐“四管”的泄漏原因及防治措施

李明

摘要：鍋爐是火力發(fā)電不可缺少的設(shè)備，它的安全運行不僅關(guān)系著企業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益，也關(guān)系著人們冬季供暖的順利進(jìn)行。近幾年來，電力企業(yè)的鍋爐“四管”常有泄漏發(fā)生，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。因此，本文根據(jù)某廠生產(chǎn)運行中存在的實際問題，詳細(xì)分析了火電廠鍋爐“四管”的泄漏原因及防治措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐;四管;泄漏;防治

引言

鍋爐“四管”在火電廠中引發(fā)事故率非常高，據(jù)不完全統(tǒng)計表明，80%左右的發(fā)電機組停機是由鍋爐故障引起的，其中70%的故障是由鍋爐“四管”損壞引起的。目前，鍋爐“四管”泄漏已成為火力發(fā)電廠非計劃停運的最普遍、最常見問題。

1“四管”泄漏現(xiàn)象

鍋爐“四管”是指鍋爐受熱面中省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器，在運行中發(fā)生泄漏事故后， 可能出現(xiàn)以下現(xiàn)象：

（1）泄漏不嚴(yán)重時，可以聽到汽水噴射聲， 嚴(yán)重時有明顯的爆破聲。

（2）給水泵的給水流量遠(yuǎn)大于蒸汽流量，汽包水位下降。

（3）主蒸汽溫度和壓力、再熱蒸汽溫度和壓力下降（低溫過熱器泄漏，主蒸汽溫度上升;省煤器泄漏，蒸汽溫度基本不變）。

（4）爐內(nèi)火焰發(fā)暗，燃燒不穩(wěn)定甚至滅火。

（5）兩側(cè)汽溫、煙溫偏差增大，減溫水量偏差增大。

2“四管”泄漏原因及分析

2.1磨損

（1）飛灰磨損

鍋爐后豎井省煤器、低溫過熱器、低溫再熱器的前幾排管子直接受到煙氣灰粒的沖刷，因此前幾排管子較后面磨損嚴(yán)重，飛灰和煙氣構(gòu)成的氣固兩相流，會對管壁造成塑性磨損和切削磨損。當(dāng)煙氣流橫向正面沖刷管束時，最嚴(yán)重的磨損點發(fā)生在與煙氣流呈對稱的30-40°角度上;當(dāng)煙氣流及飛灰顆粒斜向沖刷管束時，第1排管子上將產(chǎn)生最大的磨損，其位置在管子的正面上。

（2）機械磨損

管排固定裝置的松動、脫落也會造成“四管”泄漏，如固定管子的拉鉤、管卡、管夾松動脫落， 使管子與管子之間、管子與管夾之間相互碰撞、磨擦而磨損。當(dāng)管壁減薄到一定程度時，在內(nèi)壓的作用下，管子發(fā)生爆破。

（3）局部煙速過高，煙氣磨損

在安裝和檢修受熱面管排時，受熱面管子間距以及受熱面管排與爐墻之間距離不符合設(shè)計要求， 導(dǎo)致通過管子時阻力大，通過平直爐墻間隙時阻力小，就會形成局部“煙氣走廊”，其煙氣流速可能達(dá)到煙道內(nèi)平均煙速的3-4倍，此時即使煙道內(nèi)的平均流速只有4-5m/s，但靠近爐墻處確高達(dá)12-15 m/s，使管子磨損率高出平均值的幾十倍，有的部分管子出列也會造成受熱面積灰搭橋，引起局部煙速過高加大磨損。

（4）吹灰器吹損

吹灰器的投入，會造成吹灰器區(qū)域的管壁吹損，吹灰器行程調(diào)整不當(dāng)時，可能直接沖刷管排，在卷吸粉塵煙氣的作用下，對管子的沖刷磨損將很嚴(yán)重，如果蒸汽帶水，則會造成管子表面產(chǎn)生冷熱交變而出現(xiàn)裂紋。當(dāng)吹灰器運行中機械卡澀時，汽源會只往一處吹刷致使管子磨損爆破。

（5）爐墻密封不嚴(yán)

爐墻密封不嚴(yán)而漏風(fēng)，特別是穿墻管在穿墻處密封不嚴(yán)，漏風(fēng)形成渦流，這樣會造成管子的局部磨損，漏風(fēng)也會使后面的煙氣流速增加，從而加大后面管排的磨損。漏冷風(fēng)除了形成渦流卷吸作用外，還會降低管壁溫度，從而影響管壁氧化膜的生成，溫度越低生成不致密的FeO比例越多。金屬壁面的耐磨性與壁面氧化膜的厚度及其硬度有密切的關(guān)系，氧化膜通常由三層組成，和空氣接觸的最外層為Fe2O3，氧化層很薄，中間層為Fe3O4，內(nèi)層為FeO。

2.2腐蝕

鍋爐“四管”會因腐蝕減薄而引起泄漏：

（1） 根據(jù)泄漏發(fā)生的部位分為管子內(nèi)腐蝕和外腐蝕;

（2） 根據(jù)溫度高低分為低溫腐蝕和高溫腐蝕;

① 低溫腐蝕是煙氣中的硫酸蒸汽在空氣預(yù)熱器、省煤器管壁上驟然冷凝時發(fā)生的腐蝕。一定壓力下， 煙氣中硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度叫“酸露點”， 酸露點高于水露點，即煙氣在逐漸冷卻過程中，硫酸蒸汽比水蒸氣先液化凝結(jié)在外壁上，由于液態(tài)硫酸的蒸發(fā)溫度高于液態(tài)水的蒸發(fā)溫度，促進(jìn)了硫酸溶液的濃縮，加劇了受熱面的酸腐蝕。

② 高溫腐蝕是受熱面在燒結(jié)性灰垢下產(chǎn)生的金屬腐蝕。煙氣中通常含有腐蝕性氣體（ Cl、H2S、NaOH、SO2、SO3 ），這些氣體與金屬管壁發(fā)生作用， 破壞氧化膜，造成金屬腐蝕。除煙氣成分外，高溫腐蝕還與管壁溫度密切相關(guān)，當(dāng)管壁溫度在650-700℃時腐蝕速率最高，水冷壁一般發(fā)生煙氣高溫腐蝕。

（3）根據(jù)腐蝕的機理分為水側(cè)腐蝕和煙氣側(cè)腐蝕。

2.3超溫過熱

（1）長期過熱

長期過熱是指管壁溫度長期處于設(shè)計溫度之上而低于材料的下臨界溫度，超溫幅度不大但時間較長，主要發(fā)生在過熱器、再熱器管上。其破口并不太大，斷裂面粗糙不平整，邊鈍不鋒利;破口附近有眾多的平行于破口的軸向裂紋，管子外表出現(xiàn)一層較厚的氧化皮;斷面金相組織可能發(fā)生再結(jié)晶，向火面發(fā)生珠光體球化，甚至石墨化，有碳化物析出，并聚集長大。

（2）短期過熱

短期過熱最常發(fā)生在直接和火焰接觸及直接受輻射熱的受熱面管子上，如水冷壁，屏式過熱器。其破口附近管子脹粗很大，邊緣鋒利，破口張嘴很大，呈喇叭狀;破口處為羽毛狀奧氏體組織或鐵素體加塊狀珠光體，珠光體有一定程度的球化;破口塑性變形大（為韌性斷面），外表呈藍(lán)黑色氧化組織，管徑明顯脹粗。其主要原因是鍋爐工質(zhì)流量偏小，爐膛熱負(fù)荷過高或爐膛局部偏燒、管子堵塞等。

2.4其它

（1）砸傷。由于爐膛溫度過高，在水冷壁或者爐頂結(jié)焦時，大焦塊的脫落砸傷底部管子，有時設(shè)備燒損脫落也會砸傷。

（2）管子安裝、檢修焊縫時的質(zhì)量

管子在焊接時，由于質(zhì)量問題會產(chǎn)生應(yīng)力集中和接頭機械性能下降，如焊口咬邊、滿溢、焊瘤、夾渣、裂縫，未焊透。有的焊接部位，如部分高溫過熱器、高溫再熱器是采用異種鋼進(jìn)行相接，焊接不好很容易造成爆管，在接頭處發(fā)生環(huán)向裂紋。

3鍋爐“四管”泄漏的主要防治措施

3.1采用防磨技術(shù)來增加設(shè)備的使用壽命

（1）加防磨護(hù)瓦。用圓弧形護(hù)瓦扣在易磨損管子和管子彎頭處，一般以120-150°為宜

（2）加保護(hù)板或均流板。在“煙氣走廊”的入口和中部，裝一層或多層的長條護(hù)板，以增加對煙氣的阻力，防止局部煙氣流速過高。護(hù)板的寬運行時，欠流自動控制器則會動作，自動切除星形連接轉(zhuǎn)入三角形連接，也是將欠流設(shè)定值按電動機額定電流值設(shè)定。

2.實驗及結(jié)果分析

利用本文設(shè)計對某發(fā)電廠的輔機設(shè)備進(jìn)行改造。使發(fā)電廠正常運作，記錄改造后的發(fā)電廠運行一個月后的數(shù)據(jù)。

通過表1的數(shù)據(jù)可以看出，傳統(tǒng)的發(fā)電廠在運行時，維護(hù)人員在輔助設(shè)備控制回路上的維護(hù)工作平均每周在15h以上，而運行人員現(xiàn)場檢查、操作工作密度之大更是無法統(tǒng)計。改造后，維護(hù)人員在輔助設(shè)備控制回路上的維護(hù)工作減少到每周3h，且自動控制程度提高，信號報警準(zhǔn)確。在安裝了自動控制器后，高（低）壓氣機系統(tǒng)運行中無一起裝置誤動或設(shè)備損壞現(xiàn)象，維護(hù)人員在其上僅進(jìn)行過一次時間繼電器出線脫焊處理，平時只定期例行檢查和清潔工作，運行人員除正常巡檢外，也幾乎無其他操作。

綜上所述，本文所設(shè)計輔機自動控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行不僅保證了主設(shè)備的運行可靠性，同時能夠減少運行與維護(hù)的工作量。

3結(jié)束語

經(jīng)過對市場上的自動控制的調(diào)研以及從發(fā)電廠的實際需求出發(fā)，最終制定了以單片機控制系統(tǒng)的制作方案。對比原有PLC控制器，多功能智能控制器功能更簡單、集成度更高、穩(wěn)定性更強。多功能智能控制器使用維護(hù)簡單、維護(hù)簡單、成本低廉等優(yōu)點。

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作者介紹：

劉志剛（1979.01.15）;男;云南文山;漢族;大學(xué)本科;工程師;云南文山電力股份有限公司發(fā)電分公司運行維護(hù)部經(jīng)理;發(fā)電運維管理。