熊永紅,童黃蓉

電站鍋爐受熱面泄漏原因分析及預(yù)防措施

熊永紅,童黃蓉

（方大特鋼有限公司動力廠，江西南昌330012）

分析了電站鍋爐過熱器、省煤器、水冷壁運行中發(fā)生爆管泄漏的設(shè)計施工、安裝檢修質(zhì)量、運行監(jiān)視調(diào)整等各方面原因，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，以確保鍋爐安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行。

電站鍋爐；爆管泄漏；監(jiān)視調(diào)整；經(jīng)濟運行

1 概述

電站鍋爐運行具有操作要求嚴(yán)、危險因素多、負荷變化快、自動化程度高、受燃料因素影響大等特點，鍋爐安全穩(wěn)定運行是電站設(shè)備正常運行的重要保證，鍋爐運行過程中，常見的故障主要表現(xiàn)為：過熱器、省煤器、水冷壁等受熱面爆管泄漏，出現(xiàn)此故障必將停爐檢查，分析查找原因，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。結(jié)合生產(chǎn)實際，總結(jié)了鍋爐受熱面爆管泄漏產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施。

2 過熱器爆管泄露的原因及預(yù)防措施

影響過熱器爆管的根本原因有：過熱、磨損、腐蝕、焊接質(zhì)量等，結(jié)合各電廠鍋爐過熱器爆管實際，由于金屬過熱造成的爆管約占30%，磨損約占15豫，腐蝕約占10豫，焊接質(zhì)量約占30豫，其他原因占15%，因此受熱面超溫和焊接質(zhì)量差是造成過熱器爆管的主要原因，下面從這兩方面來分析爆管原因。

2.1 管材質(zhì)量差或焊接質(zhì)量差造成過熱器爆管

2.1.1 管材質(zhì)量差

如果管子本身存在分層、夾渣等缺陷，運行時受溫度和壓力影響，缺陷擴大就會導(dǎo)致過熱器管爆管。如果低溫過熱器在使用中發(fā)生爆管，爆管開裂口呈桃形，且開口爆裂處明顯減薄，對爆口部位進行金相分析便可知：該過熱器管爆裂是由于爐管材質(zhì)較差，組織不均勻，為不完全正火組織，母材基體存在大量微觀孔洞，這些缺陷影響材料的強度，最終導(dǎo)致過熱器管爆裂。

2.1.2 焊接質(zhì)量差。

過熱器在制造或安裝過程中，由于焊接質(zhì)量不過關(guān)，焊縫中存在氣孔、夾渣、焊瘤等會導(dǎo)致頻繁爆管。過熱器在運行過程中發(fā)生泄漏，從爆管處宏觀檢驗表明，焊縫的焊接質(zhì)量較差，焊縫根部存在大量焊瘤，泄漏點大多分布在焊縫熔合線及熱影響區(qū)內(nèi)，金相檢驗結(jié)果表明，管束的金相組織是正常的，焊縫、熔合線、熱影響區(qū)的金相組織為粗大魏氏組織鐵素體，組織極為粗大，是不正常組織，經(jīng)以上分析可知，爆管是由于管材焊縫的焊接質(zhì)量極差，在焊縫熔合區(qū)內(nèi)存在粗大魏氏組織、大量非金屬夾渣等缺陷

而造成的。

2.2 受熱面超溫造成過熱管爆管

金屬超過其額定溫度運行時，有短期超溫和長期超溫兩種情況，因此造成受熱面過熱爆管有短期過熱和長期過熱兩類現(xiàn)象，受熱面過熱后，如果管材金屬超過允許使用的極限溫度，內(nèi)部組織將發(fā)生變化，降低了許用應(yīng)力，使管子在內(nèi)應(yīng)力作用下產(chǎn)生塑性變形，最后導(dǎo)致超溫爆管。

2.2.1 受熱面短期過熱

鍋爐受熱面內(nèi)部工質(zhì)短時間內(nèi)換熱狀況嚴(yán)重惡化時，壁溫急劇上升，使鋼材強度大幅度下降，會在短時間內(nèi)造成金屬過熱引起爆管。導(dǎo)致短期過熱的原因有：管內(nèi)汽水流量嚴(yán)重分配不均；爐內(nèi)局部熱負荷過高；管子內(nèi)部嚴(yán)重結(jié)垢；異物嚴(yán)重堵塞管子等。

2.2.2 受熱面長期過熱

鍋爐受熱面管子由于熱偏差、水動力偏差或積垢、堵塞等原因，管內(nèi)工質(zhì)換熱較差，金屬長期處于幅度不很大的超溫狀態(tài)下運行，管子金屬在應(yīng)力作用下發(fā)生蠕變(管子脹粗)，直到破裂。長期過熱主要發(fā)生在高溫過熱器的外圈向火面，由于高溫過熱器一般布置在爐膛出口煙道內(nèi)，煙氣溫度高，沖刷嚴(yán)重，工作環(huán)境惡劣，如果管道內(nèi)出現(xiàn)熱偏流，或鍋爐長期處于低負荷運行狀態(tài)，過熱器管內(nèi)蒸汽流速較低，傳熱效果差，管壁長期處于超溫狀態(tài)，從而導(dǎo)致過熱器管長期過熱。這時，金屬內(nèi)部組織已發(fā)生碳化，抗拉強度明顯降低，金相組織發(fā)生變化。

2.3 造成過熱器管超溫的原因及應(yīng)采取的措施

在設(shè)計上，如果存在鍋爐爐膛高度偏低，火焰中心偏后、水動力工況差、蒸汽流量偏低和受熱面結(jié)構(gòu)不合理等因素，都會造成過熱器普遍超溫或存在較大的熱偏差局部超溫；在制造、安裝和檢修中如果出現(xiàn)管內(nèi)異物堵塞、過熱器聯(lián)箱隔板倒等缺陷，會造成工質(zhì)流動不暢，引起受熱面超溫；運行中如果出現(xiàn)燃燒控制不當(dāng)、火焰上移、火焰偏斜、爐膛出口煙溫高、風(fēng)量不足、燃燒不完全等原因引起煙道二次燃燒、蒸汽流量不足、減溫水投停不當(dāng)也會造成過熱器管超溫；另外給水品質(zhì)不良，引起管內(nèi)結(jié)垢積鹽，影響傳熱，也會造成過熱器管在運行中超溫。為了預(yù)防過熱器管超溫，在運行中，應(yīng)嚴(yán)格按運行規(guī)程規(guī)定操作，鍋爐啟停時應(yīng)嚴(yán)格按啟停曲線進行，控制鍋爐參數(shù)和過熱器管壁溫度在允許范圍內(nèi)；嚴(yán)密監(jiān)視鍋爐蒸汽參數(shù)、蒸發(fā)量及水位等主要指標(biāo)，防止超溫超壓、滿水、缺水事故發(fā)生；做好鍋爐燃燒調(diào)整，防止火焰偏斜，注意控制燃燒強度，合理配風(fēng)，防止燃燒不完全，導(dǎo)致鍋爐尾部二次燃燒；定期吹灰，防止受熱面嚴(yán)重積灰；保證鍋爐給水品質(zhì)正常及運行中汽水品質(zhì)合格等。

3 省煤器爆管原因及預(yù)防措施

造成省煤器爆管有以下幾方面的原因：給水品質(zhì)差，水中含氧量高，造成管子內(nèi)壁腐蝕；煙氣低溫腐蝕；管子質(zhì)量和焊接質(zhì)量不好；給水溫度和給水流量變化較大，造成管子的熱應(yīng)力過大；飛灰磨損嚴(yán)重等。另外鍋爐在開、停爐過程中如果省煤器再循環(huán)閥操作不當(dāng)，也容易造成省煤器過熱，進而發(fā)生爆管。在以上原因中，造成省煤器爆管的最主要的原因是飛灰磨損和焊接質(zhì)量這兩方面。

3.1 焊接質(zhì)量差

同過熱器管爆管原因相似，制造或維修中由于焊接質(zhì)量不過關(guān)也會導(dǎo)致省煤器管頻繁爆管。2#熱電1#鍋爐低溫省煤器兩次發(fā)生泄漏，都是由于安裝焊縫質(zhì)量較差，存在氣孔及夾渣造成的。

3.2 飛灰磨損

運行實踐表明，在鍋爐的過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器三個主要對流受熱面中，省煤器的磨損最嚴(yán)重。因為省煤器通常是錯列布置，煙氣對錯列管束的沖刷比較強烈，磨損比順列嚴(yán)重得多，而且省煤器處的煙氣溫度比較低，煙氣中灰粒相對較硬，這兩個因素使得省煤器磨損比過熱器及空預(yù)器嚴(yán)重得多，省煤器磨損爆管主要發(fā)生在以下部位：

3.2.1 省煤器第二、第三排管子。

因為省煤器通常是錯列布置，省煤器第一排管子受到較低煙速即進入省煤器前空煙道內(nèi)煙速的沖刷，進入第二排管子后由于煙氣流通截面減小，速度突然提高，煙氣中灰粒的沖擊力較大，所以第二、第三排管子磨損較其他各排管子嚴(yán)重

3.2.2 省煤器管彎頭處。

省煤器管的彎頭與豎井煙道兩側(cè)墻之間的間隙形成煙氣走廊，因阻力較小，煙氣流速高，磨損較嚴(yán)重。

3.2.3 靠后墻的蛇形管排。

對于仔型鍋爐，煙氣自水平煙道轉(zhuǎn)彎進入豎井煙道，由于離心力作用，煙氣中大部分灰粒集中在豎井煙道的后墻，所以靠后墻的幾排蛇形管排磨損較嚴(yán)重。低溫省煤器靠后墻處蛇形管發(fā)生泄漏，一般破口從焊縫處開裂，管外壁也有明顯減薄痕跡，如果對破口處做金相分析，金相組織正常。從以上分析可知：此情況下省煤器管是由于管外壁受煙氣沖刷減薄后，強度明顯降低而爆管的。

3.3 造成省煤器磨損的原因及預(yù)防措施

導(dǎo)致磨損的原因有：燃燒煙氣中夾帶大量的硬顆粒；煙氣流速過高或局部煙速過高；煙氣含灰濃度分布不均，局部灰濃度過高。通常采用減少飛灰撞擊管子的數(shù)量、降低煙氣流速或增加管子的抗磨性來防止飛灰磨損。如：淤控制煙氣流速，尤其是煙氣走廊處的煙氣流速，因此在安裝和維修時，應(yīng)盡量減小省煤器管子與墻之間的距離，同時使各蛇形管間距離要盡量均等；于對于局部煙氣流速過高的地方，應(yīng)在管子易磨損部位如：彎頭處、第二第三排管子、靠后墻的幾排管子等地方加裝防磨裝置；盂對省煤器管冷噴涂高溫耐磨涂料來增加管子的抗磨性。

4 水冷壁爆管原因及預(yù)防措施

4.1 水冷壁爆管主要有以下原因造成

管子局部被雜物堵塞，致使水循環(huán)不良，引起管壁過熱產(chǎn)生鼓包或裂紋。這種爆管屬于短期過熱爆管；水質(zhì)不合格，致使管內(nèi)結(jié)垢；鍋爐在點火升壓過程中操作不當(dāng)；鍋爐嚴(yán)重缺水時，突然大量進水產(chǎn)生巨大應(yīng)力使管子損壞；管子材質(zhì)不合格或焊接質(zhì)量較差。

4.2 防止水冷壁爆管的措施

保證給水和爐水的品質(zhì)合格，減少水冷壁管內(nèi)結(jié)垢和腐蝕；調(diào)整好燃燒，使火焰均勻不偏斜，防止水冷壁管受熱不均，水循環(huán)被破壞；防止水冷壁管外部磨損；升溫升壓時嚴(yán)格按規(guī)程進行，控制好升壓速度。

為了有效防止受熱面爆管泄漏，除在安裝、維修、運行調(diào)整方面采取以上措施外，還要對鍋爐受熱面做好金屬監(jiān)督工作，主要包括以下幾方面：淤對受熱面進行蠕脹、變形和磨損等情況的定期檢查；于對長期存在過熱問題的受熱面，加裝熱工溫度測點進行監(jiān)督控制；盂定期進行割管檢查，對高溫過熱器、低溫過熱器管子做金相檢驗，對爐膛熱負荷最高區(qū)域水冷壁管內(nèi)壁結(jié)垢、腐蝕情況進行檢查。只要找到三管爆破的根本原因，采取行之有效的預(yù)防措施，就能從根本上解決鍋爐爆管問題，有效地防止受熱面爆管泄漏事故的發(fā)生，確保鍋爐安全經(jīng)濟運行。

[1]姜錫倫,屈衛(wèi)東.鍋爐設(shè)備及運行[M].北京：中國電力出版社. 2010.1

[2]吳非文.火力發(fā)電廠高溫金屬運行[M].北京：水利電力出版社.用職權(quán)979.1

[3]馮明馳.鍋爐設(shè)備運行技術(shù)[M].北京：中國電力出版社.2004.

Analysis of Causes of Leakage in the Hot Face of Power Station and Prevention Measures

Xiong Yonghong,Tong Huangrong
(The Power Plant of Fangda Special Steel Co.,Nanchang,Jiangxi 330012,China)

Causes of pipe burst and leakage in the superheater,coal economizer,water cooled walls of power plant boilers were analyzed from the aspects of design and construc原tion,installment and maintenance quality and operation monitoring and adjustment.Corre原sponding preventive measures were given,to ensure the safe,economical and stable operation of boilers.

power station boiler;pipe burst and leakage;monitoring and adjustment;e原conomical operation

TM621.2

B

1006-6764（2013）10-0040-03

2013-05-20

熊永紅（1972-）男，畢業(yè)于南昌工程學(xué)院熱能動力工程系，工程師，從事熱電技術(shù)管理工作。