鍋爐水冷壁管泄漏原因及防止措施

吳貴祥 張海德

（內蒙古烏海市海勃灣發電廠，內蒙古 烏海016000）

1 鍋爐水冷壁管磨損機理

鍋爐水冷壁管的磨損主要集中在三個區域：爐膛下部衛燃帶與水冷壁管過渡區域管壁的磨損；爐膛四周角落區域管壁的磨損；不規則區域管壁的磨損。

1.1 爐膛下部衛燃帶與水冷壁管過渡區域管壁的磨損原因：一是沿爐膛內壁面下流的固體物料在交界區域產生流動方向的改變，因而對水冷壁管產生沖刷，對水冷壁管產生磨損；另一個原因是在過渡區域內由于沿壁面下流的固體物料與爐內向上運動的固體物料運動方向相反，在局部產生渦旋流，對水冷壁管產生磨損。

1.2 爐膛四周角落區域管壁的磨損原因是角落區域內壁面向下流動的固體物料密度比較高，同時流動狀態也受到破壞。

1.3 不規則區域管壁（如溫度計、差壓計等處穿墻管等）的磨損原因主要是不規則管壁對局部的流動特性造成較大的擾動。

2 鍋爐水冷壁管出現泄漏的原因有如下幾點

2.1 鍋爐衛燃帶處應注意避免出現“凸臺”，包括水冷壁管對接焊縫打磨不平形成的“凸臺”及衛燃帶水冷壁管澆注料形成的“凸臺”。如果出現“凸臺”，使得下降灰流與水冷壁管形成了沖擊角，不僅加劇對接部位的焊口和鰭片的磨損，而且還對鄰近管子造成嚴重磨損。這是由于爐內循環物料沿水冷壁向下流過凸臺時改變方向，直接沖刷水冷壁管子的某個部位，造成該處水冷壁快速沖刷磨損，尤其是水冷壁管與澆注料接觸的兩側。

2.2 鍋爐衛燃帶水冷壁管火焰噴涂防磨區域出現局部材質掉落現象，致使水冷壁管產生了切割效應，加劇了管壁磨損，水冷壁磨損的部位主要是在一次風口周圍的水冷壁管，因風粉流沖刷磨損和吹灰器吹掃時的沖刷磨損等引發。一次風噴口周圍水冷壁管的磨損，是因為一次風粉混合物噴進爐膛時，如果噴燃器安裝角度不恰當、設計切圓過大、噴嘴在運行中燒壞或變形以及穩燃設施布置不當等，都會使煤粉氣流沖刷水冷壁管，引起管壁磨損減薄，以至漏泄。穩燃設施一般布置在一次風管出口附近，使高溫煙氣產生回流，如果布置不當，很容易使一次風射流貼壁，引起水冷壁磨損和結焦。

2.3 鍋爐運行中的煙氣流速是影響鍋爐水冷壁管磨損最主要的因素。研究表明，鍋爐水冷壁管磨損量與煙氣流速的3次方成正比關系。在鍋爐實際運行過程中，鍋爐運行人員擔心流化不良，為了提高鍋爐運行保險系數，常以較大風量運行，造成煙氣流速過快，嚴重加劇鍋爐的磨損，同時增加廠用電量。

2.4 腐蝕

2.4.1 水冷壁管外壁高溫腐蝕

高溫腐蝕發生的部位主要是高溫高壓鍋爐熱負荷高的區域，也就是噴燃器附近。產生腐蝕的原因主要是煤中含硫。

而減輕水冷壁管外壁高溫腐蝕的方法主要是設法不產生能腐蝕管壁金屬的產物或防止發生腐蝕作用的狀態產生。這可用下列措施來得到：首先應從改善燃燒著手，煤粉顆粒要細，火焰不直接沖刷管壁，過量空氣系數不宜過小。有時為了使爐膛貼壁處有一層氧化性氣膜，以沖淡煙氣中SO3濃度，使結積層中分解出來的SO3向外而不向內擴散，甚至特意加入一股空氣來保護水冷壁。此外應控制爐管壁溫，這主要由蒸汽參數所決定，但管內結垢與爐膛受熱面熱負荷局部過高亦會引起爐膛管壁溫度過高，使腐蝕區加大，加速腐蝕。

2.4.2 水冷壁內壁腐蝕

當水冷壁管內有沉積物時（垢或水渣），在這些沉積物下面會引起水冷壁腐蝕，這種腐蝕稱為酸、堿腐蝕。這是因為爐水中的酸性、堿性鹽類破壞了金屬保護膜的緣故。

在正常運行的條件下，水冷壁管內壁常覆蓋著一層Fe3O4的保護膜，它具有良好的保護性能，使水冷壁免受腐蝕。但如果爐水pH值超標時，就會使保護膜遭到破壞。當pH值為9~10時，水冷壁管腐蝕速度最小，此時保護膜穩定性高。PH值過高或過低都會使腐蝕速度加快。當pH值過高時，易發生堿性腐蝕。pH值過低時，易發生酸性腐蝕。所以在正常運行條件下，要求爐水pH值保持在9~10的范圍內。

當爐水中含有游離的氫氧化鈉時，就會使爐水中的pH值升高，引起堿性腐蝕。凝汽器漏泄會將冷卻水中的MgCI2、CaCI2帶入鍋爐，在爐水中生成鹽酸，引起水冷壁管的酸性腐蝕。

為防止水冷壁管的垢下腐蝕，首要的任務是加強化學監督提高給水品質。盡量減少給水中的銅、鐵含量，降低給水的碳酸鹽堿度，減少爐水中游離的氫氧化鈉。為此，必須防止凝汽器漏泄。此外，還必須保持鍋爐良好運行方式，保證連續排污、定期排污的正常運行，控制爐膛局部熱負荷不要過高，過于新投運和運行一段時間后的鍋爐，應按規定進行化學清洗等。

2.5 膨脹受阻

水冷壁因膨脹受阻而拉裂的現象時有發生，被拉裂的重點部位是爐膛四角和噴燃器附近，尤以直流噴燃器更為突出。被拉裂造成漏泄的具體部位，多數是大滑板與水冷壁管焊接處，該處的焊點大部分是由于安裝時焊接質量不高，加之運行中大滑板與水冷壁膨脹不一致造成的。

3 鍋爐水冷壁管泄漏預防措施

3.1 為了避免衛燃帶水冷壁管對接焊縫打磨不平形成的“凸臺”及衛燃帶水冷壁管澆注料形成的“凸臺”。應加強鍋爐安裝及筑爐施工過程中的檢查、驗收工作，保證施工工程質量。

也可以對水冷壁管處澆注料爐墻改進性，將此處水冷壁管結合處下方懸空，不進行澆注，讓下落的灰直接撞擊澆注料。同時，衛燃帶水冷壁管對接焊縫設計時可考慮進行上移或下移，以避免在焊縫處形成的“凸臺”，造成水冷壁管磨損。

3.2 定期對衛燃帶水冷壁管進行超音速電弧噴涂。超音速電弧噴涂是目前國際上比較先進的噴涂施工方法，比普通電弧噴涂和火焰噴涂較理想，以電弧為熱源，將熔化的耐磨合金絲材用高速氣流霧化，并以高速噴到工件表面形成涂層的一種工藝。可以延緩磨損來延長鍋爐運行周期，是一種技術經濟性比較好的方法。為了保證超音速電弧噴涂的質量，應做好施工技術與管理、驗收檢測等過程中存在的一些技術問題。

3.3 鍋爐運行調整

3.3.1 嚴格控制適宜的入爐風量，一次風在保證正常流化的情況下，合理調整一、二次風配比，一次風比例占50～60%，一次風比例占40～50%，降低煙氣流速，減少水冷壁管的磨損。

3.3.2 控制合適的爐膛差壓、料層差壓。料層差壓偏高，流化風量增大，增加了鍋爐水冷壁管的磨損和電耗。爐膛差壓偏高，鍋爐爐膛內灰濃度增大，增加了鍋爐水冷壁管的磨損。

3.3.3 應特別注意燃料特性對磨損的影響，嚴格控制入爐煤的煤質和粒度。流化床鍋爐的燃料適應性廣，可以燃用劣質煤，但是燃用優質煤，流化床鍋爐的優勢更加明顯，排渣熱損失小，電耗低，鍋爐效率高，水冷壁磨損減小。嚴格控制入爐煤粒度，盡量避免燃用高磨損的燃煤和煤中配比的控制，入爐煤粒度最大不應超過13mm。

3.4 如何盡早發現鍋爐水冷壁管出現泄漏

由于循環流化床鍋爐燃燒特性，決定了鍋爐磨損存在的必然性，在采取措施減少、延緩水冷壁管磨損的同時，如何及時發現已出現泄漏的水冷壁管，避免更大范圍的泄漏，結合鍋爐運行情況，提出以下幾點：

3.4.1 鍋爐給水流量與鍋爐主蒸汽流量差值異常變大時，應及時對給水流量、蒸汽流量表計進行校驗，確認流量表計顯示的正確性。若表計無異常，此現象可作為判斷水冷壁管出現泄漏最直接、簡單依據之一。

3.4.2 鍋爐運行中，應注意觀察衛燃帶附近爐墻是否潮濕、是否有泄漏聲等來判斷水冷壁管是否出現泄漏。

3.4.3 如果鍋爐燃用煤質相對穩定，可通過鍋爐機組其他表計，如蒸汽、給水壓力、引風機電流、排煙溫度、返料器溫度表計的變化，來判斷水冷壁管是否出現泄漏。