燃煤機(jī)組鍋爐“四管泄漏”機(jī)理及防治問(wèn)題的研討

唐海鋒,張　霞（.青海華電大通發(fā)電有限公司;　.青海橋頭鋁電股份有限公司　,西寧　8000）

燃煤機(jī)組鍋爐“四管泄漏”機(jī)理及防治問(wèn)題的研討

唐海鋒1,張霞2
（1.青海華電大通發(fā)電有限公司;2.青海橋頭鋁電股份有限公司,西寧810100）

隨著亞臨界、超臨界、超超臨界大容量機(jī)組的逐漸投入生產(chǎn)，過(guò)熱蒸汽的壓力和溫度相應(yīng)增高，鍋爐“四管”（過(guò)熱器、再熱器、水冷壁、省煤器）泄漏問(wèn)題在各電廠不斷發(fā)生。鍋爐“四管”長(zhǎng)期在高溫、高速煙氣的環(huán)境工況中運(yùn)行，材料組織與性能在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)生蠕變、疲勞、腐蝕、沖蝕等變化，進(jìn)而形成局部邪路，造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大。因此，做好鍋爐“四管”的防磨防爆工作，盡量減少泄漏發(fā)生的次數(shù)，保證鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行非常關(guān)鍵。

四管泄漏；爆管；蠕變；疲勞；沖蝕火電機(jī)組的鍋爐是將燃料產(chǎn)生的熱能通過(guò)金屬受熱面?zhèn)鬟f給經(jīng)過(guò)凈化的水，并將其加熱到具有一定溫度和壓力的過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽由管道引入汽輪機(jī)，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。隨著亞臨界、超臨界、超超臨界大容量機(jī)組的逐漸投入生產(chǎn)，鍋爐“四管”（過(guò)熱器、再熱器、水冷壁、省煤器）的泄漏問(wèn)題尤為突出。

1　“四管泄漏”簡(jiǎn)要分析

過(guò)熱器的作用是將飽和蒸汽加熱成為過(guò)熱蒸汽。過(guò)熱器工作環(huán)境惡劣，在“四管”泄漏中，過(guò)熱器管路頻率最高，過(guò)熱器管的失效機(jī)理主要有包括：局部過(guò)熱、磨損、水汽側(cè)的氧腐蝕、應(yīng)力腐蝕裂紋、熱疲勞、高溫腐蝕、異種金屬焊接質(zhì)量等。

再熱器目的是提高蒸汽的焓值，進(jìn)而提高電廠熱力循環(huán)效率。再熱器內(nèi)蒸汽壓力為過(guò)熱蒸汽壓力的20%左右。蒸汽流速較低，管壁的放熱系數(shù)很小，管外又是高溫?zé)煔猓纬晒鼙趦?nèi)外溫差較大，加之工質(zhì)的比熱容小，再熱器對(duì)熱偏差比較敏感，容易超溫。再熱器爆管失效的機(jī)理和過(guò)熱器相似，主要有：長(zhǎng)期過(guò)熱、短期過(guò)熱、磨損、水汽側(cè)的氧腐蝕、應(yīng)力腐蝕裂紋、熱疲勞、高溫腐蝕、異種金屬焊接等。

水冷壁的主要作用有強(qiáng)化傳熱，保護(hù)爐墻，懸吊作用。水冷壁管的失效機(jī)理主要包括：短時(shí)過(guò)熱、堿性腐蝕、氫損傷、水冷壁向火側(cè)腐蝕、掉渣沖蝕、吹灰腐蝕、吹灰沖蝕、煤粒磨損、機(jī)械疲勞、熱疲勞、腐蝕疲勞、石墨化等。

省煤器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量加熱給水的熱交換裝置。省煤器主要是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)約燃料消耗量。由于省煤器區(qū)域煙氣流速高，灰粒堅(jiān)硬，磨損問(wèn)題很突出。省煤器爆管的機(jī)理主要有：飛灰沖蝕、吹灰沖蝕、點(diǎn)蝕、低溫腐蝕、飛灰腐蝕、吹灰腐蝕、熱疲勞、腐蝕疲勞。

2　“四管泄漏”現(xiàn)象分析

綜合各廠“非停”事件，可以分析得出發(fā)生“四管泄漏”事件時(shí)，機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)以及現(xiàn)象有如下：

過(guò)熱器爆管后會(huì)產(chǎn)生如下現(xiàn)象：（1）爐膛負(fù)壓突然變?yōu)檎龎海瑖?yán)重時(shí)從爐膛觀察孔可見(jiàn)向外噴出爐煙和蒸汽；（2）蒸汽流量快速下降，蒸汽流量不正常地小于給水流量；（3）過(guò)熱蒸汽溫度產(chǎn)生較大變化；（4）過(guò)熱器后煙溫度差增大；（5）排煙溫度有所降低，觀察排煙顏色出現(xiàn)灰白色或白色；（6）引風(fēng)機(jī)負(fù)荷增大，電流增高。

再熱器爆管后會(huì)產(chǎn)生如下現(xiàn)象：（1）爐墻、觀火孔等不嚴(yán)密處向外冒煙氣；（2）局部再熱蒸汽溫度偏高和壓力下降；（3）再熱器附近蒸噴射聲音明顯；（4）煙道兩側(cè)出現(xiàn)煙溫不正常并且煙道負(fù)壓減小；（5）引風(fēng)機(jī)電流增高。

水冷壁爆管會(huì)產(chǎn)生如下現(xiàn)象：（1）爐膛負(fù)壓發(fā)生較大變化；（2）煙氣中水分含量增大，各測(cè)點(diǎn)含氧量出現(xiàn)明顯偏差；（3）給水流量出現(xiàn)明顯異常，大于蒸汽流量；（4）各段煙溫下降，汽壓下降；（5）管子爆破位置有明顯的響聲，爐膛內(nèi)能聽(tīng)到泄漏聲；（6）引風(fēng)機(jī)自動(dòng)時(shí)動(dòng)葉不正常的開(kāi)大，電流上升。

省煤器爆管會(huì)產(chǎn)生如下現(xiàn)象：（1）省煤器管箱層有明顯響聲；（2）給水流量出現(xiàn)波動(dòng)，略大于蒸汽流量；（3）泄漏側(cè)排煙溫度會(huì)出現(xiàn)降低；（4）爐膛底部有流水現(xiàn)象，煙囪出口顏色變白。

3　“四管泄漏”防治簡(jiǎn)述

目前國(guó)外對(duì)于“四管泄漏”的手段是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，通過(guò)工程分析和經(jīng)濟(jì)分析兩種手段，論證得出最佳檢修時(shí)間及檢修方案，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資金投入的最大化。結(jié)合國(guó)內(nèi)各電廠“四管泄漏”事件的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在“四管泄漏”防治工作中應(yīng)堅(jiān)持預(yù)防為主的方針，從鍋爐選型、設(shè)計(jì)、制造以及安裝各環(huán)節(jié)就應(yīng)該提前預(yù)控，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)造工作；嚴(yán)格按照機(jī)組檢修管過(guò)程管理，建立電廠內(nèi)部防止“四管泄漏”的長(zhǎng)效機(jī)制，有效協(xié)調(diào)鍋爐檢修、運(yùn)行、金屬、化學(xué)、熱控和燃料等多個(gè)專(zhuān)業(yè)，在企業(yè)內(nèi)部建立嚴(yán)格的管理制度；電廠的“四管”泄漏防范工作尤其要加強(qiáng)對(duì)薄弱環(huán)節(jié)的監(jiān)督和管理，比如機(jī)組啟停和備用期間的化學(xué)監(jiān)督工作；要認(rèn)真分析歷次“爆管”事件，認(rèn)真分析爆破原因，采取有效防范措施；電廠內(nèi)部要結(jié)合機(jī)組運(yùn)行狀況對(duì)各受熱面建立臺(tái)賬，充分利用機(jī)組檢修、停機(jī)時(shí)機(jī)對(duì)受熱面做到“逢停必檢”。

[1]張磊,廉根寬.電站鍋爐四管泄漏分析與治理[M].水利水電出版社,2009.

[2]張勇.怎樣做好鍋爐“四管”防磨防爆工作 [J].華章,2012(30).