燃煤電廠鍋爐“四管”泄漏原因及預防措施

王立新，曲飛雨

（滄州華潤熱電有限公司，河北滄州 061000）

0 引言

鍋爐作為燃煤電廠三大主機之一，其運行的安全穩定性具有極其重要的意義。據相關文獻統計顯示，在我國燃煤發電機組的非計劃停運事故中，約有1/2 的原因是鍋爐事故事件。鍋爐事故事件中，則以“四管”泄漏居多。鍋爐的突發性爆管事故對電網的迎峰度夏具有嚴重影響，供熱機組若正值供暖季發生爆管事故，則可能造成嚴重的負面輿論。為了提高燃煤電廠運行的安全可靠性，需要加強對鍋爐四管的安全檢查，通過故障原因分析，找到“四管”泄漏的原因，然后有針對性地制定預防泄漏的措施，保證火電廠鍋爐運行的安全性。

1 “四管”泄漏原因

1.1 磨損

燃煤電廠鍋爐受熱面管排極易受到飛灰磨損和機械磨損磨損。當飛灰在爐膛內未達到熔化溫度時，仍然保持原有的形狀，進入煙道后隨著溫度的逐漸降低，其硬度會有所增大，對受熱面管排的沖刷力度隨之增大，飛灰對省煤器的沖刷磨損往往比過熱器更加顯著。入爐煤存在灰分是不可避免的，故飛灰磨損是必然存在的現象。機械磨損通常因機組運行中管卡或支吊架松動、定位塊脫落等因素造成管排相互剮蹭摩擦而引起，因此再熱器管排發生機械磨損的現象更加凸顯。

1.2 蒸汽吹損

燃煤電廠鍋爐在運行中，受熱面積灰結渣是最常見的現象之一，一般均安裝吹灰器以保證受熱面清潔，進而提高鍋爐熱效率。吹灰器內漏、吹灰器不旋轉、吹灰時帶水及吹灰器吹灰蒸汽壓力過高等4 個方面造成受熱面管排不同程度的減薄。經查閱某火電機組吹灰器周邊管組防磨防爆檢查數據也很好地證實了這一點，若未及時發現并處理管壁減薄管組，勢必會導致受熱面泄漏事故。

1.3 高溫腐蝕

燃煤電廠鍋爐水冷壁、過熱器及再熱器管排均充在不同程度的高溫腐蝕現象，通常情況下，水冷壁多發生高溫煙氣對其的硫腐蝕、氯腐蝕，而過熱器及再熱器則以高溫煙氣中熔融狀態飛灰熱解出的三氧化硫腐蝕更為顯著，又以水冷壁高熱負荷區管排高溫腐蝕最為嚴重。長期處于高熱負荷的爐管與高溫環境接觸的組織結構會逐漸發生變化，并逐步向內擴展，金屬組織結構發生微妙變化[1-3]，其強度和蠕變應力均有所改變，塑性降低，易發生裂紋或爆開。

1.4 管壁超溫

機組運行中若出現燃燒控制不當、火焰中心上移、爐膛出口煙溫高或爐內熱負荷分布不均勻、煙道二次燃燒、局部積灰結渣、減溫水系統運行不當等情況均會造成不同程度管組超溫，日積月累便會引起受熱面爆管。

1.5 積灰結焦

燃煤電廠鍋爐受熱面積灰結焦是極為普遍的現象，渣灰導致受熱面產生污垢熱阻，反之換熱系數減小，且會改變區域煙氣流速，最終管排換熱效果下降，造成管排吸熱不均；且渣灰對管壁具有一定的腐蝕作用，導致管壁減薄、耐溫性能逐步下降，最終發生管壁超溫爆管事故。

1.6 應力集中

應力集中主要因鍋爐結構及機組啟停過程中升降溫速度控制不合理等因素導致異常膨脹而產生的。鍋爐啟停過程中，若爐內升降溫速率過快，水冷壁會產生熱應力；鍋爐熱負荷變化速率過大亦會使水冷壁產生熱應力；爐膛內大體積焦塊脫落時，將撈渣機渣井內溫度相對較低的渣水濺到冷灰斗管排上，該區域管排同樣會產生熱應力集中。在不同熱應力的共同作用下，區域應力達到峰值，若長周期受到此熱應力就極易發生泄漏。

2 防止鍋爐“四管”泄漏措施

2.1 加強防磨防爆檢查

成立專業防磨防爆檢查小組，利用每次機組大小修機會對四管進行全面防磨防爆檢查，積極擴大檢查范圍，每次檢查全面做好臺賬記錄，依據檢查結果進行換管、防磨防腐噴涂或安裝合適的防磨瓦，并積極研究探索更加有效的檢查方法手段。

在防磨防爆中需重點關注以下內容：①穿墻管、懸吊管、管卡處管排，省煤器、低溫過熱器、水平煙道內過熱器，以及再熱器下部管段等，經常受飛灰、機械磨損部位；②屏式過熱器、再熱器與汽水定位管、夾持管等存在相互接觸和摩擦易產生機械局部磨損的部位，處在煙氣流速和飛灰濃度高的部位；③水冷壁燃燒器噴口、看火孔、人孔門、火焰電視孔區域的受熱面等彎管（避讓管）部位，穿墻管及易漏風產生沖刷磨損部位，冷灰斗、斜坡墻、爐膛四角等部位；④水冷壁與煙、風道滑動面聯結部位，更換過的管組和膜式受熱面不規范鰭片，聯箱管座焊口；⑤易形成煙氣走廊部分管排；⑥膨脹不暢易拉裂的應力集中部位，承受荷重部件的承力焊口，變形嚴重的受熱面管排；⑦運行中經常有局部或大面積超溫現象發生的過、再熱器管組，高溫過熱器及再熱器外三圈管管組迎火面；⑧化學和金屬監督要求抽樣檢查部位，易結垢和易腐蝕的受熱面管排等；⑨吹灰器及燃燒器附近管組；⑩敷設的耐火澆注料。

2.2 加強吹灰管理

加強吹灰器檢修與維護管理，確保吹灰器能正常投入，日常吹灰過程安排專人負責跟蹤吹灰情況，發現問題立即處理，并做好設備臺賬記錄與上報，同時根據本廠鍋爐燃燒及結焦情況，確定合理的吹灰程序、參數和吹灰周期。若吹灰過程中吹灰槍卡澀，必須根據實際情況立即采取蒸汽降壓、停止吹灰或手動退出槍管等相應措施，避免發生由于操作不當或吹灰設備存在缺陷而造成的受熱面吹損。吹灰系統投運前，應根據環境溫度進行充分暖管，確認吹灰系統管道疏水排盡后再投入吹灰程控，按照設定程序開始吹灰。

2.3 加大技術監督力度

重點關注以下內容：①鍋爐上水及點火時必須做好給水水質監督，若其指標不合格嚴禁執行上水、點火等任何一項操作；②每次檢修根據臺賬及規程進行割管取樣分析，發現內壁結垢、氧化皮超標立即采取措施；③加強過熱器、再熱器運行中蒸汽溫度和管壁溫度的監測，汽溫調節應分級控制，嚴格執行運行規程；④做好鍋爐安全閥定期校驗工作，鍋爐運行中嚴禁超壓，發生超壓時應立即采取措施降壓，并做好記錄，超壓后應認真分析原因，提出改進措施，可根據運行情況分析優化受熱面管壁溫度測點，提升溫度監測的準確性；⑤加強鍋爐汽水品質監督，根據汽水品質指標，做好定連續排、加藥和水質清洗工作。

2.4 提高檢修質量及工藝

為保證每次“四管”檢修質量，對檢修終關鍵工序節點設置H 見證點（三級驗收之停工待檢點），同時注意以下內容：①提高防磨防爆專業人員的技術水平，不定期舉行培訓和交流專題會；②每次檢修編制審批并執行防磨防爆專項方案、焊接及熱處理工藝卡，并由金屬專業人員進行審核審批；③焊接材料應選用優質焊材并做好驗收，使用時依據規程要求進行烘焙，并裝入焊材專用保溫筒內，做到隨用隨取，不得長時間裸露于空氣中，且焊材重復烘焙次數不應超過2 次；④更換采取防磨噴涂的受熱面管時，管口邊緣至少打磨20 mm 寬，并進行光譜檢查，確認無鋁、砷等危害元素且徹底清除防磨噴涂層后方可進行焊接工作；⑤因換管或取樣而新增的焊縫、焊口必須100%無損檢驗，小口徑管道（Φ≤76 mm）焊口應100%射線檢驗，同時建議結合超聲波探傷，不合格焊縫及時處理并復檢直至合格；⑥合金鋼管子焊口經熱處理后應做100%硬度檢測，硬度檢測結果須符合DL/T 438—2016《火力發電廠金屬技術監督規程》和相關標準的要求；⑦每次大小修應根據規程相關條款要求實施水壓試驗，認真檢查各承壓部件，且應嚴格控制化水品質，對有奧氏體鋼材的過熱器、再熱器，應采用Cl-濃度＜1.0 mg/L、pH 值為9.5～10.5的除鹽水進行水壓試驗。

2.5 嚴格管控爐管質量及使用

鍋爐受熱面不同型號規格管材必須符合GB/T 5310—2017《高壓鍋爐用無縫鋼管》標準的相關條款規定要求，并由專業人員進行嚴格的質量檢驗，確保其各項元素成分、性能指標滿足要求，出具相關檢測報告。鍋爐鋼材入廠應具有材料合格證、質保書，符合國家及有關行業標準并進行復檢同時做好驗收記錄，對于不同規格、材料的管子應分類堆放，且在每根管子上用油漆做標記，標明材料及規格，并做好防銹措施。“四管”防磨防爆更換管排時，必須逐一依次確認管材、規格一致。

2.6 加強機組運行管理

重點關注以下內容：①機組啟停、運行過程中，嚴禁快速升降負荷或超負荷運行；②根據鍋爐運行參數變化，及時調整燃燒方式，避免火焰偏移、沖刷水冷壁等危機機組運行的現象發生；③加強燃料管理，入爐煤質應確保鍋爐設備長期安全、穩定、經濟運行，摻配的煤質不得超出鍋爐設備安全運行要求的最低限度，根據入爐煤質情況，合理控制風量，避免風量過大或缺氧燃燒，應制定相應的氧量曲線；④投停噴燃器應對稱分布，盡可能降低熱力偏差，避免管排局部或大面積超溫現象發生；⑤加強機組汽溫汽壓監視調整，避免管組超溫超壓；⑥機組運行中，防止爐底漏風過大、按照規程控制一次風風速，防止煤粉燃燒推遲、火焰中心上移等現象發生，避免受熱面管排溫度過高。

3 案例分享

某2×300 MW 火力發電機組曾在爐左側墻下聯箱上部約1000 mm 部位與前墻夾縫部位發生泄漏。經停機后檢查發現，爐左側墻第2 集箱由爐前向爐后方向數第12、13、14、15 根，爐前墻由爐左向爐右方向數第1、2 根水冷壁管出現不同大小形狀的泄漏點，均向爐膛內部泄漏，另有6 根水冷壁管因受到沖刷減薄至4.6 mm 以下，均已超過換管標準（圖1）。根據現場吹損減薄及各漏點的分布情況判斷，上述爐左側墻第2 集箱由爐前向爐后方向數第12、13 根水冷壁管中間第13 根水冷壁管與鰭片存在原始焊接缺陷，判斷該處為原發漏點，泄漏后高壓蒸汽流造成臨近水冷壁管吹損減薄泄漏。該原發漏點位置隱蔽，在防磨防爆檢查時檢查難度高，為此需利用機組檢修對漏點區域及相同部位鰭片、塞板焊縫進行檢測，或借助內窺鏡進行全面檢查，并將泄漏管道高溫區域進行割管送檢，進行金相、拉伸試驗，確保機組安全穩定運行。

圖1 泄漏部位割管后復位

4 結語

鍋爐“四管”泄漏對燃煤機組來說是必然存在無法避免的，一般只能通過采取預防措施，最大限度地降低鍋爐“四管”泄漏發生率。當掌握了“四管”泄漏的基本規律后，根據不同的運行環境，采取具有針對性的預控措施可大幅度降低“四管”泄漏概率，提升鍋爐運行可靠性。“風險預控，防治結合”是防止“四管”泄漏應長期堅持的原則，通過實踐也有力證明，通過從防磨防爆、運行優化調整技術監督等多方面實施預防性措施，對降低“四管”泄漏概率具有顯著成果。