摘 要：電廠(chǎng)鍋爐水冷壁管工作環(huán)境惡劣，水冷壁管的安全運(yùn)行關(guān)系著鍋爐的安全運(yùn)行，進(jìn)而影響真?zhèn)€電廠(chǎng)的安慰。在電廠(chǎng)的長(zhǎng)期生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，容易因?yàn)楦鞣N因素引起水冷壁腐蝕，進(jìn)而發(fā)生停爐換管的事故，嚴(yán)重影響電廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。本文通過(guò)分析煤粉鍋爐水冷壁爆管失效的原因，進(jìn)而提出相應(yīng)防護(hù)措施，為廣大同行提供參考。

關(guān)鍵詞：鍋爐水冷壁管；失效

水冷壁管是敷設(shè)在鍋爐內(nèi)部的由許多并聯(lián)管子組合而形成的蒸發(fā)受熱面。水冷壁管的主要作用在于吸收爐膛內(nèi)火焰和高溫?zé)煔獾姆笤O(shè)的熱量，并在管內(nèi)產(chǎn)生蒸汽和熱水，從而降低爐墻的溫度，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)爐墻的目的。

1 水冷壁管的作用及分類(lèi)

1.1 水冷壁管的作用

水冷壁管在鍋爐中主要起著吸收鍋爐燃燒室內(nèi)火焰高溫敷設(shè)的熱量，使進(jìn)入水冷壁的水蒸汽氣化成飽和蒸汽，水冷壁可使?fàn)t腔出口溫度下降到灰的軟化溫度一下，以防止?fàn)t灰結(jié)焦吸收爐內(nèi)熱量，這對(duì)減輕爐內(nèi)和爐口結(jié)渣都是有利的。此外，水冷壁管式四周敷設(shè)，將燃燒室與爐墻隔開(kāi)，起到了防止?fàn)t墻燒毀，保爐墻的功能。同時(shí)也減輕了爐墻結(jié)焦和結(jié)焦的危害。最后，水冷壁采用了講話(huà)爐墻的結(jié)構(gòu)，降低了鍋爐鋼材的消耗量，是的鍋爐安裝便利，優(yōu)速水冷壁傳熱效果良好，也為節(jié)能減排做出了貢獻(xiàn)，因此，水冷壁是現(xiàn)代鍋爐的重要組成部分。

1.2水冷壁管分類(lèi)

水冷壁管按照結(jié)構(gòu)形式可以分為以下幾種類(lèi)型，包括光管式水冷壁、鱗片管膜式水冷壁、帶銷(xiāo)釘?shù)哪な剿浔诠芎碗p面露光水冷壁等。①光管式水冷壁：光管式水冷壁管由一般的鍋爐鋼管組成，一般貼近爐膛四壁，平行垂直布置，管子排列的越敏，吸熱效果越好，對(duì)爐墻的保護(hù)效果也越好。但是這種水冷壁鍋爐在運(yùn)行時(shí)，泄灰比較嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境的污染也是很大的，目前這種水冷壁管已經(jīng)很少被使用了。②鱗片管膜式水冷壁是將鱗片管（或扁鋼與光管）焊接在一起，組成一塊管屏，這種水冷壁管具有氣密性好、透風(fēng)少、爐膛可采用正壓燃燒的優(yōu)點(diǎn)。此外這種管屏的外側(cè)只需要覆蓋較薄的保溫材料，因此可以大大減少爐墻材料的消耗和重量，進(jìn)而減少放結(jié)構(gòu)和地接的材料成本，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)較輕，施工上也有很大的便利。膜式水冷壁設(shè)計(jì)爐騰高溫?zé)煔馀c爐墻不直接接觸，有利于防止結(jié)渣，而且管屏可在制造廠(chǎng)成片預(yù)制，便于工地安裝，因此在火電廠(chǎng)鍋爐中得到了廣泛應(yīng)用。③帶銷(xiāo)釘?shù)哪な剿浔诠埽轰N(xiāo)釘?shù)哪な剿浔诠苌戏接袖N(xiāo)釘，銷(xiāo)釘上敷有耐火填料，可減少水冷壁吸熱，使?fàn)t騰中該部位爐溫增髙以便燃料迅速著火和穩(wěn)定燃燒并能保持髙溫。帶銷(xiāo)釘?shù)乃浔诠芤话銘?yīng)用于旋風(fēng)爐，液態(tài)排澄爐和爐膛衛(wèi)燃帶。④雙面露光水冷壁，主要應(yīng)用在大型鍋爐中，這種水冷壁管兩面都可以吸收火焰敷設(shè)的熱量，因此比一般布置的水冷壁管吸熱高。

2 水冷壁管的失效模式及失效防護(hù)

2.1水冷壁管的失效模式

鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中，燃燒室內(nèi)煙氣的溫度非常高，水冷壁管在西周吸收熱量，水冷壁受熱量敷設(shè)和煙氣對(duì)流作用，這種受熱方式必然會(huì)導(dǎo)致水冷壁運(yùn)行一段時(shí)候后會(huì)產(chǎn)生失效。依據(jù)失效的位置不同，水冷壁的失效分為管內(nèi)失效和管外失效。一般向火側(cè)腐蝕和煤粉沖刷稱(chēng)為管外失效，而由于短時(shí)過(guò)熱和長(zhǎng)時(shí)過(guò)熱及酸堿腐蝕等引起的稱(chēng)為管內(nèi)失效。① 水冷壁香火側(cè)的腐蝕，水冷壁向火側(cè)腐蝕引起的鍋爐故障是因?yàn)闋t管外邊面的金屬遭受損耗，即管壁減薄所致。水冷壁向火側(cè)腐蝕也被稱(chēng)為“還原氣氛”腐蝕。水冷壁向火側(cè)的腐蝕經(jīng)常發(fā)生在不完全燃燒中形成的一氧化碳還原氣氛中，并且未經(jīng)過(guò)燃燒的煤粉顆粒飛翔爐管的表面。未經(jīng)過(guò)完全燃燒的煤粉顆粒飛翔爐管表面，釋放出的揮發(fā)物和氯化物會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生硫化作用，進(jìn)而加速管壁腐蝕。②管壁外表面的沖刷磨損：管壁外表面的沖刷磨損主要是煤粉顆粒及飛灰的沖刷，致使管壁外表面減薄，發(fā)生爆管，這也與煤質(zhì)成分有著很大的關(guān)系。如果原煤質(zhì)量下降，揮發(fā)分和熱量降低，則鍋爐燃燒量就會(huì)增加，為了增加磨煤機(jī)的出力，需要增粗煤粉，這樣一二次風(fēng)吹入爐膛的煤粉顆粒就會(huì)增加，這樣對(duì)噴燃器出口的水冷壁管沖刷就會(huì)嚴(yán)重。如果燃燒調(diào)整不良，燃燒切圓發(fā)生傾斜，就會(huì)導(dǎo)致峰粉加大沖蝕水冷壁管的力度。長(zhǎng)時(shí)間的沖刷，會(huì)導(dǎo)致水冷壁管管壁變薄，到了一定的限度，就會(huì)增大鍋爐負(fù)荷，發(fā)生管道爆裂。此外，由于派生的原因，產(chǎn)生的沖刷，如漏汽對(duì)管子的沖刷。從滲漏的管子中漏出的蒸汽會(huì)夾帶飛灰高速射向鄰近的管子造成磨損。這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)稱(chēng)為沖刷磨損或汽割。溢出的蒸汽本身并不造成磨損，只是它加快了飛灰粒子的速度，高到足以引起管道的磨損，使受磨的管壁變薄。起因于另一較早故障管子泄漏引起的磨損形式，在鍋爐內(nèi)的任何地點(diǎn)都有可能發(fā)生。因此鍋爐管子帶著小的滲漏運(yùn)行，對(duì)鄰近的管子沖刷，將會(huì)造成更為嚴(yán)重的故障。③短時(shí)過(guò)熱：“短時(shí)過(guò)熱”這個(gè)詞常被錯(cuò)用，其恰當(dāng)?shù)暮馐枪茏釉诟哂谄洳馁|(zhì)的設(shè)計(jì)溫度，并在足以造成應(yīng)力斷裂損壞的時(shí)間數(shù)的情況下工作。此吋問(wèn)數(shù)是一個(gè)十分重要的因素，以此來(lái)劃分損壞的性質(zhì)類(lèi)別，即“短時(shí)過(guò)熱”破裂或“長(zhǎng)時(shí)過(guò)熱”破裂。短時(shí)過(guò)熱損壞都是從一些異常情況開(kāi)始發(fā)展而形成的，例如冷卻工質(zhì)中斷，或鍋爐煙氣超溫等，這些異常情況通常是由下列條件引起的。④長(zhǎng)時(shí)過(guò)熱：長(zhǎng)時(shí)過(guò)熱爆管的主要原因在于高溫蠕變所致，水冷壁管在鍋低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，也同樣存在爆管的隱患。在運(yùn)行，過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，應(yīng)立即停止運(yùn)行。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除會(huì)在鍋爐負(fù)荷改變時(shí)，發(fā)生爆管現(xiàn)象。給企業(yè)造成的損失和影響巨大。這種失效的發(fā)生多與鍋爐設(shè)計(jì)制造有關(guān)，在運(yùn)行中一般不會(huì)出現(xiàn)這種失效的原因。⑤酸堿腐蝕當(dāng)水冷壁管內(nèi)有沉積物或水渣時(shí)，這些沉積物也容易引起水冷壁管的腐蝕，這種腐蝕叫酸堿腐蝕、這些物質(zhì)破壞了水冷壁管的金屬保護(hù)膜，從而對(duì)金屬造成了腐蝕。通常情況下，PH值越低，金屬的腐蝕就越嚴(yán)重，當(dāng)水中含有溶解氧時(shí)，會(huì)對(duì)腐蝕的程度增大。PH值很低時(shí)，腐燭速度會(huì)隨著值降低而迅速增加。而隨著值的增加，腐燭速度則會(huì)降低，當(dāng)值接近時(shí)，腐燭速度就很小了。但是當(dāng)值大于時(shí)，水冷壁管液體的相對(duì)堿度大于，當(dāng)鍋爐在此條件下運(yùn)行時(shí)，金屬容易產(chǎn)生堿性腐燭，又稱(chēng)茍性脆化。堿性腐蝕的發(fā)生要滿(mǎn)足一定的條件，首先水冷壁管中要有一定游離的堿，水冷壁管內(nèi)表面有易發(fā)生局部濃縮的地方，水冷壁就會(huì)發(fā)生腐蝕。

2.2水冷壁管的失效防護(hù)

電廠(chǎng)燃煤鍋爐水冷壁管因各種失效導(dǎo)致的爆管時(shí)有發(fā)生，電廠(chǎng)傳統(tǒng)的解決方法是通過(guò)更換新管來(lái)進(jìn)行的，然而更換管子既費(fèi)時(shí)又昂貴。為了解決腐蝕失效問(wèn)題同時(shí)又要達(dá)到節(jié)能的效果，工作人員積極制定了各種方案并進(jìn)行可行性分析研究。根據(jù)失效腐蝕的部位，針對(duì)管內(nèi)失效及管外失效，常用的方法有兩種，即非表面防護(hù)法和表面防護(hù)法。非表面防護(hù)法主要有：采用低氧燃燒技術(shù)；確保水質(zhì)；合理配風(fēng)；避免出現(xiàn)受熱面壁溫局部過(guò)熱；加添加劑；控制合理的爐騰出口煙溫；對(duì)受熱面的設(shè)計(jì)布置合理，以避開(kāi)高煙溫區(qū)和高壁溫的出現(xiàn)。非表面防護(hù)法中保證水質(zhì)是目前較為常用的方法。

3 結(jié)語(yǔ)

高溫腐蝕和磨損一直是電廠(chǎng)鍋爐水冷壁普遍存在問(wèn)題，給生產(chǎn)帶來(lái)危害極大。有本文對(duì)電廠(chǎng)鍋爐水冷壁管泄漏原因的調(diào)查和分析，從找出導(dǎo)致水冷壁管爆管的原因，借鑒國(guó)內(nèi)同類(lèi)事件的經(jīng)驗(yàn)，提出防護(hù)節(jié)能的對(duì)策。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳紅菊.表面技術(shù)在電站鍋爐四管”防蝕、防磨中的應(yīng)用[J].電力建設(shè)，1988.7

[2]郭巍.電廠(chǎng)煤粉鍋爐水冷壁管爆管分析與防護(hù)措施研究[D].華東理工大學(xué)碩士論文2014.

作者簡(jiǎn)介：

紀(jì)磊（1986.9）男，東北電力大學(xué)，大專(zhuān)，火電廠(chǎng)集控運(yùn)行專(zhuān)業(yè)，主要從事電氣專(zhuān)業(yè)管理工作。