淺析循環流化床鍋爐過熱器泄漏及防治

丁石磊

(潞安礦業集團公司 審計中心，山西 長治 046204)

五陽熱電廠采用4臺濟南鍋爐廠生產的75 t/h循環流化床鍋爐，工作溫度為435～450℃，工作壓力為5.29 MPa。在運行中過熱器泄漏頻率高，是造成鍋爐停爐事故的主要原因之一，成為多年來困擾該廠安全生產的一個難題。2014年至2016年每年每臺鍋爐因過熱器停爐平均次數都在3～4次。為此，通過對歷年鍋爐運行和事故進行分析，并查閱相關文獻，對引起過熱器爆管的原因進行了分類，并針對不同的事故原因制定了相應對策，取得了良好效果。

1 過熱器泄漏的原因分析

造成鍋爐過熱器泄漏的主要原因有高溫腐蝕、超溫和水塞等。下面進行具體分析。

1.1 高溫腐蝕

過熱器管的高溫腐蝕分為煙氣側腐蝕和蒸汽側腐蝕兩種：

1) 煙氣側腐蝕，即過熱器管外高溫煙氣對過熱器管道的腐蝕。過熱器高溫腐蝕又分為硫酸腐蝕和釩腐蝕兩種。硫酸腐蝕與管壁外的積灰有關，壁外積灰分為外灰層和內灰層，內灰層中含有較多的堿金屬，它與外灰層擴散進來的氧化硫以及灰中的鐵、鋁發生化學作用，生成堿金屬硫酸鹽，如Na3Fe(SO4)3和K3Al(SO4)3等復合物。處于熔化或半熔化狀態的堿金屬硫酸鹽復合物對過熱器合金鋼產生強烈的腐蝕。溫度越高，腐蝕越強烈。在五陽熱電廠的鍋爐過熱器管外壁上可明顯看到斑狀腐蝕痕跡，說明過熱器管已經受到了高溫腐蝕作用。釩腐蝕是點火油、助燃油或燃煤含釩時產生的，在循環流化床鍋爐過熱器高溫腐蝕成因中屬于次要因素，尤其是小型循環流化床鍋爐，點火時間較短，耗油量小，在煤種穩定的情況下，如果煤中不含釩或含釩量很小 ，一般不會發生釩腐蝕。

2) 蒸汽側腐蝕。蒸汽側腐蝕與煙氣側腐蝕不同，它發生在過熱器管內。高溫蒸汽與過熱器管發生化學反應生成三氧化二鐵和氫氣，如果蒸汽流速較慢，不能將產生的氫氣快速帶走，則殘留氫氣會使管材脫碳而變脆，并產生類似蠕脹的微裂紋。在鍋爐正常運行工況下，蒸汽流速較高，不會發生這種類型的腐蝕，但2016年五陽熱電廠1號爐曾出現因氫腐蝕問題造成連續多次過熱器泄漏事故。停爐后把損壞的管段切割下來，發現管子有明顯的橫向微裂紋。

1.2 過熱器管超溫

鍋爐運行時，過熱器管外煙氣溫度高達750～950℃，易造成超溫爆管。造成爆管的原因有三種：一是因鍋爐高負荷運行會使過熱器管內蒸汽溫度超過額定蒸汽溫度；二是鍋爐啟動并汽時，由于并汽過快，使過熱器管內汽溫大幅超過管壁允許溫度；三是由于蒸汽溫度自動調節裝置失靈或人工手動調節汽溫時調節不當，造成過熱器管內蒸汽溫度頻繁升高、降低使管材疲勞蠕變，縮短管道的使用壽命。

熱偏差也是造成過熱器超溫的一個重要因素，其原因有吸熱不均和流量不均兩種。吸熱不均是指沿鍋爐煙道橫向布置的過熱器各平行管之間，有些管道吸熱量較大，另外一些吸熱量小。吸熱不均的原因有很多，主要有沿煙道橫向管外煙氣流速不均勻和管內蒸汽流速不均勻，以及管外煙氣側積灰、管內蒸汽側結垢等。同時，管道因高溫變形，堵管后形成煙氣走廊也會導致熱偏差。另外，過熱器管下部積灰嚴重使管道變形，也易形成煙氣走廊。五陽熱電廠4臺鍋爐都曾出現因堵管和管道下部積灰較多造成煙氣走廊的情況。

1.3 水 塞

水塞是指由于某種原因造成過熱器蛇形管下部積水阻礙蒸汽工質流動的現象。水塞形成后，過熱器管內蒸汽停滯，在管外高溫煙氣的加熱作用下超溫，最終導致管道泄漏。在運行中，鍋爐低負荷時易形成水塞。另外，鍋爐經常斷煤使過熱器汽溫大幅波動，這時如果減溫水自動調節裝置跳閘，則很容易造成減溫水量過大而形成水塞。例如，在某次過熱器爆管事故中，就是因為燃煤太濕，給煤機堵煤嚴重，鍋爐負荷及汽溫大幅變化，減溫水調節有滯后性，造成過熱器蛇形管內形成水塞。

五陽熱電廠還出現了多次在鍋爐啟動并汽階段發生的爆管。經事故分析，發現造成事故的原因是鍋爐啟動前，曾做過水壓試驗，水壓試驗后的水未放干凈，在啟動時形成了水塞，最終導致超溫爆管。

2 過熱器管損壞的防治方法

2.1 過熱器管損壞的處理原則

發現過熱器管泄漏后，應及時停爐，避免泄漏的蒸汽吹壞旁邊的管子。只有在損壞很小，短時間不會危及其它管子時，才可以維持運行到備用爐投入。如果沒有處于備用狀態的鍋爐，應立即停爐處理。

2.2 過熱器管泄漏防治

1) 高溫腐蝕的防治措施。過熱器處于高溫煙氣區域是為了吸收更多的熱量來保證蒸汽的參數要求，所以不能降低管外高溫煙氣的溫度用來減輕腐蝕程度，而將管內工質溫度控制到一定的范圍則是可行的。五陽熱電廠過熱器出口汽溫在450℃以內，在日常運行中只要保證蒸汽參數在額定范圍內就能避免高溫腐蝕的發生。

為防止過熱器的氫腐蝕，過熱器內工質要有一定的流速，不過該流速比過熱器管冷卻所需流速低，所以只要確保過熱器管冷卻有足夠的流速即可。

2) 超溫爆管防治。過熱器管泄漏，要及時停爐處理，若長時間堅持運行，高壓蒸汽會吹壞對面的管子，而且在反射的作用下，還會在附近區域相互影響，造成多根管道沖蝕泄漏。停爐后要將泄漏的過熱器管道堵管。鍋爐再次啟動后，被堵的管道內沒有蒸汽的冷卻作用，很快會被燒壞，形成煙氣走廊，引起熱偏差。此外，過熱管壁上的積灰也會造成管道超溫。因此，在鍋爐停爐時要及時清除積灰。

3) 過熱器管磨損防治。五陽熱電廠曾采用安裝防磨瓦與噴涂防火涂料兩種不同的防磨方法，其中噴涂防火涂料的方法效果更好。

3 結 語

通過對五陽熱電廠過熱器泄漏的原因進行分析，并采取上述措施后，2017年全年過熱器泄漏次數明顯減少。在電廠的具體運行過程中，其過熱器所在的運行環境不同，造成泄漏的原因也不盡相同。各廠要根據各自的具體情況，因地制宜，采取適合本廠的防治措施，保障電廠正常有效運行。