200MW機組鍋爐“四管”漏泄分析及預防措施

摘要：鍋爐“四管”漏泄嚴重影響火力發電廠安全生產和經濟運行。本文對鍋爐“四管”漏泄原因進行分析并提出預防措施，減少鍋爐“四管”漏泄次數，增強設備可靠性，提高企業經濟效益。

關鍵詞：四管；漏泄；腐蝕；處理

鍋爐“四管”是指鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器。鍋爐“四管“涵蓋了鍋爐的全部受熱面，內部承受著工質的壓力和一些化學成分的作用，外部承受著高溫、侵蝕和磨損的環境，在水與火之間進行調和，是能量傳遞集中所在，因此很容易發生漏泄問題。

某公司地處東北地區，現有六臺鍋爐，均為哈爾濱鍋爐廠設計生產，額定蒸發量670t/h、超高壓、一次中間再熱自然循環、單爐膛、平衡通風、固態排渣煤粉鍋爐，采用水平濃淡分離式和直流式噴燃器、四角布置、雙切圓燃燒方式。傳統意義上的防止鍋爐四管泄漏，是指防止以上部位爐內金屬管的泄漏。根據近幾年的統計，由于鍋爐“四管”漏泄造成機組非停的占公司各類非計劃停運原因之首。鍋爐一旦發生“四管”漏泄，增大檢修工作量，有時還可能釀成事故，嚴重影響火力發電廠安全和經濟運行。

1 “四管”漏泄原因分析

造成鍋爐“四管”泄漏的原因較多，其中磨損、腐蝕、過熱、拉裂是導致四管泄漏的主要原因。

1.1磨損

煤粉鍋爐受熱面的飛灰磨損和機械磨損，是影響鍋爐長期安全運行的主要原因。飛灰磨損的機理是帶有灰粒和未完全燃燒燃料顆料的高速煙氣通過受熱面時，粒子對受熱面的每次撞擊都會梳離掉極微量的金屬，從而逐漸使受熱面管壁變薄，煙速越高灰粒對管壁的撞擊力就越大；煙氣攜帶的灰粒越多，撞擊的次數就越多，加速受熱面的磨損。長時間受磨損而變薄的管壁，由于強度降低造成管子泄漏。受熱面飛灰磨損泄漏、爆管有明顯的宏觀特征，管壁減薄，外表光滑。

造成嚴重飛灰磨損的原因是結構因素，設計、安裝與檢修的不足都可能導致磨損加劇。噴燃器、吹灰器和三次風噴嘴附近水冷壁等處也是煤粉磨損較為嚴重的部位。在安裝、運行和檢修過程中，如果受熱而管子未固定牢或管卡受熱變形，管排就會發生振動并與管卡發生碰撞磨損，也要造成機械磨損而漏泄。

1.2腐蝕

鍋爐“四管”受熱面的腐蝕主要是管外的腐蝕和水品質不合格引起的管內化學腐蝕，嚴重時可能導致腐蝕爆管事故。煙氣對管壁的高溫腐蝕，主要是灰中的堿金屬在高溫下升華，與煙氣中的SO3生成復合硫酸鹽，在550-710℃范圍內呈液態凝結在管壁上，破壞管壁表面的氧化膜，即發生高溫腐蝕。水冷壁上若產生結渣，在周圍處于一定溫度和還原性氣體條件下，會產生較為嚴重的水冷壁管外腐蝕。

水冷壁高溫腐蝕部位多在熱負荷較高、管壁溫度較高的區域。大容量鍋爐的過熱器、再熱器的壁溫較高，尤其是左右兩側煙溫相差較大時，腐蝕比較嚴重。正常運行情況下，鍋爐并不會引起管內腐蝕與結垢。品質良好的給水中帶有少量雜質，通過爐水處理成為水渣或膠狀物質，溶解在水中通過排污排出。當給水品質不良時，爐水中的Fe、Cu、Ca、Mg、SiO2等雜質在蒸發受熱面內被濃縮，并從鍋水中游離出來附著在管內表面，形成水垢，水垢的傳熱系數只有鋼管的1/200，影響傳熱，并使壁溫上升，導致管壁過熱鼓包或破裂。鍋爐受熱面在停用時與不合格水或濕空氣接觸，受空氣中O2、CO2和SO2的影響會產生管內化學腐蝕。在給水含氧超標時，也會使省煤器內壁產生點狀氧腐蝕。

1.3過熱

過熱器和再熱器是鍋爐承壓受熱面中工質溫度和金屬溫度最高的部件，而汽側換熱效果又相對較差，所以過熱現象多出現在這兩個受熱面中。受熱面過熱后，管材金屬溫度超過允許使用的極限溫度，發生內部組織變化，降低了許用應力，管子在內壓力下產生塑性變形，使用壽命明顯減少，最后導致超溫爆破。

過熱分長期過熱和短期過熱，長期過熱是指管壁溫度長期處于設計溫度以上而低于材料的下臨界溫度，超溫幅度不大但時間較長，鍋爐管子發生碳化物球化，管壁氧化減薄，持久強度下降，蠕變速度加快，使管徑均勻脹粗，最后在管子的最薄弱部位導致脆裂的爆管現象。長期超溫爆管主要發生在高溫過熱器的外圈和高溫再熱器的向火面。低溫過熱器、低溫再熱器的向火面均可能發生長期超溫爆管。長期過熱爆管的破口形貌，具有蠕變斷裂的一般特性，管子破口呈脆性斷口特征，爆口粗糙，邊緣為不平整的鈍邊，爆口處管壁厚度減薄不多。

短期過熱是指當管壁溫度超過材料的下臨界溫度時，材料強度明顯下降，在內壓力作用下，發生脹粗和爆管現象。短期過熱常發生在過熱器的向火面直接和火焰接觸及直接受輻射熱的受熱面管子上。

1.4焊接質量和拉裂

鍋爐本體是由受熱面焊接組裝起來的，每個受熱面的每一根管子都有多個焊口，大型鍋爐整個受熱面焊口數量多的達幾萬個。而受熱面又是承受高溫高壓的設備，焊接缺陷主要有裂紋、未焊透、未熔合、咬邊、夾渣、氣孔等，這些缺陷存在于受熱面金屬基體中，使基體被割裂，產生應力集中現象。在介質內壓作用下微裂紋的尖端、缺陷處的高應力逐漸使基桿開裂并發展成宏觀裂紋，最終貫穿受熱面管壁導致漏泄事故。焊接缺陷的產生原因很多，它與結構應力、坡口形式、母材、焊接材料、焊接參數、熱處理工藝和焊工技術水平等有關。保證焊接質量必須加強焊工管理及焊接工藝質量的檢驗評定。

所謂“拉裂”是指在鍋爐經過多次起停后連接等部件之間由于熱膨冷縮不同步，位移不同步，又無足夠的補償能力的情況下管子產生的裂紋漏泄。這些部位爐外有保溫層，爐內往往又是管排密集，人員難以預先檢查發現，也很難裝設監測設備?！袄选币鸬穆┬顾急壤^大，應認真檢查減少“拉裂”漏泄，預防拉裂主要是消除應力集中現象。

2 “四管”漏泄預防措施

造成鍋爐“四管”泄漏的因素較多，必須針對不同的原因從運行和檢修以及管理等方面采取預防措施。

2.1加強檢修管理

生產人員提高認識，加強“四管”的檢查監督力度。充分利用大、小修對四管進行宏觀檢查，堅持“逢停必檢”原則，掌握鍋爐“四管”金屬長期運行中的性能規律，發現和消除金屬事故的隱患。對高溫腐蝕、磨損、脹粗、鼓包、應力集中等情況加強檢查，發現問題及時徹底地處理。加強金屬監督和化學分析，對熱負荷較集中部分采取割管檢查和化學分析，對易結焦、易磨損、吹灰器易吹薄的部位進行側厚檢查，對過熱器、再熱器等易超溫的部位進行金相分析。加強四管附件的檢查，對檢修焊口做好無損探傷檢驗，把好焊接質量控制關。同時要提高檢修水平，針對設備老化進行受熱面更換等技術改造。

2.2加強運行管理

運行人員要認真操作，按規程加減負荷。密切監視四管報警情況，嚴防受熱面“四管”超溫，加強對管壁溫度的監視，減少管壁超溫。加強入爐煤快速分析預報工作，為運行人員精心操作、勤調整提供依據，便于運行人員及時調整一、二次風，合理調整風粉量和過?？諝饬?，使煤粉在爐內充分燃燒。保證磨組在最佳狀態運行，嚴格控制煤粉細度減少設備磨損。認真進行燃燒調整，控制火焰中心不傾斜，嚴格控制各部件的參數，嚴禁超限運行，加強受熱面吹灰，防止局部結焦超溫。加強爐水監督，保證品質合格等。

3 結論

預防鍋爐“四管”漏泄是一項綜合工程，應從運行、檢修、技術改進等方面加強監督、管理。定期對機組運行、檢修中暴露出的問題開展專題分析活動，超前謀劃和防范，制定切實可行的目標、技術措施，層層落實崗位責任制。運行人員根據煤質變化及時調整燃燒，控制合理風速，控制管壁超溫、加強設備運行監督和化學監督。檢修人員提高檢修質量和金屬監督力度。堅持“逢停必檢”方針，加強對隱蔽部位的檢查，發現問題并及時處理，減少鍋爐非停，保發電廠的安全穩定運行。

作者簡介：楊歡，（1983-），男，從事火力發電廠運行管理工作