鍋爐四管泄漏的規(guī)律及防范措施分析

張 堯

(晉控電力塔山發(fā)電山西有限公司，大同 037001)

0 引 言

鍋爐的四管由省煤器、過熱器、再熱器、水冷壁組成，是運行過程中的重要部件并主要用于蒸發(fā)及過熱環(huán)節(jié)。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，鍋爐的使用范圍得到擴展，逐漸成為重要的生產(chǎn)設(shè)備，但出現(xiàn)的問題也隨之增加。四管泄漏與磨損問題是目前鍋爐運行的常見現(xiàn)象，并對生產(chǎn)與經(jīng)營產(chǎn)生影響。一般情況下，參數(shù)高容量大的鍋爐四管泄漏原因以磨損與過熱為主，成為阻礙運行的主要因素。

1 鍋爐四管泄漏的規(guī)律

1.1 泄漏原因

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，鍋爐在運行過程中出現(xiàn)四管泄漏主要包含以下幾種情況。一是，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對流過熱器易出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。二是，低溫再熱器的掛壁管出現(xiàn)泄漏，進而導(dǎo)致鍋爐因故障停止運行。三是，在冷卻環(huán)節(jié)中，鍋爐水冷壁面泄漏，增加運行安全隱患。四是，鍋爐覆蓋的過熱器出現(xiàn)問題，引發(fā)低溫再熱器的泄漏。影響鍋爐四管泄漏的原因較為繁雜，例如：管材超溫、磨損、應(yīng)力與腐蝕等等，因其具有特殊性，實時監(jiān)控管理的實際效率并不明顯，當(dāng)問題出現(xiàn)時不易被發(fā)現(xiàn)[1]。另外，在維修與檢查時，由于細節(jié)處理不到位，檢查不全面也可能導(dǎo)致運行故障。出現(xiàn)停運問題的原因多為綜合因素影響，在細小問題的不斷累積中，四管泄漏的風(fēng)險急劇上升，并呈現(xiàn)出突發(fā)性與隱蔽性等特點。

在實際鍋爐管理時，根據(jù)出現(xiàn)問題的不同，鍋爐內(nèi)部機組的運行條件也有所不同，在不斷變化與發(fā)展過程中，主要以運行模式、煤質(zhì)與體制為重要組成部分。若其中某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，將對整個鍋爐運行安全產(chǎn)生威脅，導(dǎo)致四管泄漏現(xiàn)象頻發(fā)。因此，在突發(fā)問題種類較多的情況下，泄漏問題具有周期性的特點，并因?qū)嶋H條件的不同，泄露位置也有所不同。

1.2 設(shè)備運行現(xiàn)象

通過對過熱對流器的研究發(fā)現(xiàn)，首先，鍋爐四管泄漏的主要規(guī)律表現(xiàn)為對流器表面受熱力影響出現(xiàn)裂紋，通常呈縱向式且位于迎火側(cè)，裂口處以脆性的粗糙斷口為主并出現(xiàn)明顯氧化，形成較厚的鐵質(zhì)與裂紋，進而影響鍋爐的正常運行。其次，當(dāng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的低溫再熱器出現(xiàn)故障時，由于吊掛管的泄漏煙道內(nèi)將發(fā)出異響，并伴隨少量水蒸氣出現(xiàn)，因其隱蔽性較強，此時各項內(nèi)部數(shù)據(jù)并未出現(xiàn)異常變化，參數(shù)維持在正常水平，實際補水量也未出現(xiàn)增加情況。最后，當(dāng)鍋爐水冷壁出現(xiàn)泄漏時，通常表現(xiàn)為保溫罩滴水，當(dāng)汽水分離器的水管運行時，內(nèi)外鍋爐包廂將出現(xiàn)明顯異響，爐內(nèi)燃燒惡化。另外，當(dāng)鍋爐覆蓋過熱器出現(xiàn)泄漏時，實際蒸發(fā)量的參數(shù)將出現(xiàn)異常，并與積水量出現(xiàn)不符情況，此時補水量將增大，進而影響鍋爐運行的效率。在鍋爐實際運行過程中，因外部環(huán)境較為復(fù)雜，受熱不均將會出現(xiàn)與外部接觸面熱脹冷縮的現(xiàn)象，嚴重損壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)四管泄漏的概率將會增加。

圖1展示了某電廠水冷壁管爆口，該爆口管內(nèi)存在焊瘤，因焊瘤阻力導(dǎo)致管內(nèi)水流量減少，金屬得不到良好冷卻，導(dǎo)致管子長期過熱。

圖1 水冷壁長期過熱爆口

2 防范四管泄漏的具體對策

2.1 規(guī)范管材質(zhì)量

管材質(zhì)量是鍋爐運行安全的重要保障。若出現(xiàn)質(zhì)量問題將會增加四管泄漏的風(fēng)險。首先，在更換四管時應(yīng)對材料有較高要求，從源頭上確保管材的質(zhì)量，減少四管泄漏發(fā)生的概率。因質(zhì)量較差的管材本身可能帶有裂縫且夾渣情況較為普遍，在實際應(yīng)用時，易受外力影響而發(fā)生泄漏。其次，應(yīng)注重管材保存與領(lǐng)取使用的環(huán)節(jié)，提升材料制作的質(zhì)量，全面加強管材的耐高溫能力，確保鍋爐的平穩(wěn)運行。最后，在焊接環(huán)節(jié)中，應(yīng)對其質(zhì)量嚴格把控，精確處理焊接口，避免出現(xiàn)裂紋與咬邊的情況，降低受熱面方向的泄漏問題。為切實提升管材的質(zhì)量，應(yīng)對生產(chǎn)廠家的原材料全面把控，使用質(zhì)量合格的材料進行生產(chǎn)。在鍋爐運行中應(yīng)適當(dāng)提升加工技術(shù)，確保內(nèi)部設(shè)備的先進生產(chǎn)，并對其嚴格管理與監(jiān)督，確保生產(chǎn)技術(shù)維持在較高水平，便于相關(guān)鍋爐設(shè)備的功能正常發(fā)揮，確保鍋爐生產(chǎn)的安全運行。另外，在換管之前，應(yīng)對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的管材進行光譜測試，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)分析其主要特征，確保管材安裝高質(zhì)量完成。與此同時，要對焊接階段加以重視，作為四管泄漏影響的關(guān)鍵因素，應(yīng)全面檢測受熱面的接口，通常以射線的形式進行檢查，且需保持在100%，增強焊接口的實際質(zhì)量[2]。

2.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局

當(dāng)鍋爐在運行時，因受熱面的不同將會對出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，進而影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)運行，將導(dǎo)致部分部件的位置發(fā)生移動，在實際生產(chǎn)運行時會出現(xiàn)較大的安全隱患。例如：受外部條件影響出現(xiàn)較大溫差時，受熱膨脹的部位通常承受較大壓力，在超負荷的情況下將產(chǎn)生管材裂紋，進而發(fā)生泄漏現(xiàn)象。因此，為確保鍋爐的平穩(wěn)運行，應(yīng)注重管材的焊接部分，并根據(jù)實際情況對受熱面精準(zhǔn)分析，對膨脹壓力較大的位置針對性采取解決措施，并對其進行封閉處理。在調(diào)整鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，應(yīng)對磨損問題加以重視，尤其是管壁與管卡之間的摩擦，將護板安裝在適當(dāng)?shù)牟课?，且需加固處理確保鍋爐在實際運行中能夠保持聯(lián)動，有效減少各部位間的摩擦。另外，在運行時管材可能發(fā)生碰撞，因此，應(yīng)在適當(dāng)部位安裝保護裝置，例如：防磨護鐵等，切實降低出現(xiàn)泄漏的概率。

2.3 加強運行管理

2.3.1 設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)定值

在鍋爐機組的運行過程中，為確保其平穩(wěn)應(yīng)對實際操作模式科學(xué)設(shè)定，在正確的生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)下，設(shè)備運行參數(shù)與定值的選擇尤為重要。在選擇標(biāo)準(zhǔn)定值時，應(yīng)對設(shè)備的實際運行情況充分考量，通過對多種因素的綜合分析，確定參數(shù)的定值，并將其固定在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。在設(shè)置鍋爐機組的保護定值時，應(yīng)從經(jīng)濟、環(huán)保與安全等方面考慮，重視其對定值的影響。定值制定的合理與精確操作能夠為鍋爐機組運行的安全與水平提供重要保障，在提升安全性能時，確保經(jīng)濟性同步發(fā)展。一方面，在設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)定值時，因機組運行的復(fù)雜性，定值的設(shè)定通常具有不固定性，一般與機組運行的實際負荷相關(guān)聯(lián)，例如：溫度、氧氣含量與蒸汽壓力等。另一方面，將一系列的影響參數(shù)組成定值并繪制精確曲線圖，為定值的設(shè)定提供數(shù)據(jù)支撐，確保其設(shè)備定值的合理設(shè)置。

2.3.2 控制操作規(guī)范

嚴格的操作規(guī)范是鍋爐機組安全運行的重中之重。當(dāng)鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計安裝后，機組與系統(tǒng)的相關(guān)功能已具體明示，在運行模式與實際承受壓力明確的同時，應(yīng)根據(jù)操作說明對其進行啟?？刂?，在明確參數(shù)曲線的情況下，對鍋爐機組內(nèi)的運行操作應(yīng)嚴格執(zhí)行。制造廠家給出操作使用說明將對較為保守，在實際機組運行時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況對其調(diào)整，通過大量的實踐經(jīng)驗對其科學(xué)控制，并將設(shè)計安裝結(jié)構(gòu)不合理的部分全面優(yōu)化，但在此過程中應(yīng)檢查內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基本特征，在不改變其運行規(guī)律的前提下進行改良。為切實減少四管泄漏的現(xiàn)象發(fā)生，相關(guān)工作人員應(yīng)對燃料燃燒環(huán)節(jié)加以重視，精準(zhǔn)控制風(fēng)速，避免風(fēng)速過高導(dǎo)致熱負荷過于集中。當(dāng)出現(xiàn)火焰偏斜時應(yīng)適當(dāng)調(diào)整鍋爐內(nèi)部的燃燒中心，當(dāng)煙溫偏差過高時將加劇部件的磨損，并伴隨結(jié)渣與腐蝕的現(xiàn)象，嚴重時可能導(dǎo)致受熱面溫度超過標(biāo)準(zhǔn)范圍，進而發(fā)生鍋爐運行故障?？刂茪鉁貢r應(yīng)首先對受熱面的熱量分布均勻，對壓紅線運行精準(zhǔn)調(diào)控，并在低負荷時對氣體溫度嚴格監(jiān)測，其次重視機組設(shè)備啟動時的受熱情況，尤其是負荷快速上升期間，應(yīng)嚴格控制對流受熱面的溫度，避免其在超高溫下運行[3]。最后，應(yīng)確保燃料的充分燃燒，并通過調(diào)節(jié)燃燒實現(xiàn)對汽溫的精準(zhǔn)把控。在設(shè)備實際運行時應(yīng)減少對減溫水的使用，確保其流量在正常范圍內(nèi)且保持相對穩(wěn)定，當(dāng)流量變化相對較大時，將對汽溫的控制能力減弱，極大增加減溫器的運行負荷，易出現(xiàn)鍋爐的四管泄漏。

2.3.3 保護與自動

鍋爐設(shè)備的保護主要體現(xiàn)在汽包水位上，是確保機組平穩(wěn)運行的關(guān)鍵所在，并在投入使用時不應(yīng)隨意解除保護裝置。當(dāng)水位偏高時對汽溫的影響較大，水位低時內(nèi)部結(jié)構(gòu)的下降管將帶有汽溫，嚴重影響鍋爐設(shè)備的安全運行。目前，鍋爐機組的運行模式以集控為主，在此過程中所需的人力大量減少，因此，應(yīng)重視對監(jiān)測系統(tǒng)的使用，實現(xiàn)全面自動化。在控制裝置的逐步完善中應(yīng)結(jié)合實際操作環(huán)境，確保其發(fā)揮主要作用。設(shè)備的保護與自動裝置應(yīng)具備較高水平，確保在系統(tǒng)運行過程中能夠有效投入使用，與此同時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平不斷提升鍋爐設(shè)備運行的效率，在優(yōu)化與改進中增強自動化控制水平，并根據(jù)具體運行參數(shù)調(diào)整結(jié)果。將自動化控制深入落實到具體操作中，實現(xiàn)鍋爐機組運行的高效性，在進一步確保精準(zhǔn)控制的同時，減少因人工操作而產(chǎn)生的細小誤差。

2.4 提升防治管理效率

為降低鍋爐四管的泄漏概率，應(yīng)重視對機組的綜合防治管理。第一，應(yīng)重視對化學(xué)的監(jiān)督，嚴格監(jiān)督其使用規(guī)范，確保鍋爐內(nèi)部的水質(zhì)質(zhì)量合格，并在運行中將水與汽的品質(zhì)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。當(dāng)出現(xiàn)水質(zhì)質(zhì)量差時應(yīng)將機組設(shè)備停止運行，并立即采取解決措施，確保其安全運行。另外在保障質(zhì)量的同時，應(yīng)對凝汽器的運行情況加以監(jiān)控，對溶氧問題精準(zhǔn)調(diào)控。因其泄漏時將對水冷壁產(chǎn)生嚴重的腐蝕現(xiàn)象，因此應(yīng)對精處理加以重視[4]。第二，加強對設(shè)備的吹灰管理，因?qū)φ羝祷視r易受熱不均，從而導(dǎo)致四管泄漏現(xiàn)象，因此在實際執(zhí)行操作時應(yīng)嚴格按照標(biāo)準(zhǔn)流程處理，根據(jù)使用說明做好調(diào)試準(zhǔn)備工作，并定期對吹灰設(shè)備進行檢查與維修，確保其正常投入使用，全面提升鍋爐機組運行的效率。最后，組織實施防磨防爆監(jiān)督檢查工作，建立完善的防磨防爆信息系統(tǒng)。加強技術(shù)監(jiān)督管理，根據(jù)設(shè)備運行情況制定設(shè)備安全運行措施；合理安排機組檢修計劃，做到“逢停必檢”。

3 結(jié)束語

鍋爐四管泄漏原因呈現(xiàn)出較為復(fù)雜的特點，并在實際運行過程中受影響的因素較多，主要體現(xiàn)在管材、制造與安裝等方面。因四管在鍋爐運行中發(fā)揮著重要作用，為切實增強生產(chǎn)效率與減少經(jīng)濟損失，應(yīng)重視設(shè)備的檢查與維修工作，并在操作時嚴格按照說明規(guī)范操作，確保四管運行的嚴密性，并在此過程中對生產(chǎn)技術(shù)與運行模式全面優(yōu)化，且提升鍋爐機組的防磨防爆能力，為其平穩(wěn)運行提供保障。