鍋爐四管泄漏原因何在?如何預(yù)防?

  【摘 要】 鍋爐四管泄漏嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠的正常生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。引起鍋爐四管泄漏的原因較多，其中磨損、腐蝕、過(guò)熱是導(dǎo)致四管泄漏的主要原因，本文分析了鍋爐四管泄漏的原因，并從運(yùn)行角度提供了相應(yīng)的預(yù)防措施。

  【關(guān)鍵詞】 四管泄漏 原因 預(yù)防措施

  燃煤電廠鍋爐四管是指鍋爐的水冷壁、過(guò)熱器、再熱器和省煤器。鍋爐四管在鍋爐中占有非常重要的地位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，火力發(fā)電廠發(fā)生的事故數(shù)量約有一半發(fā)生在鍋爐專業(yè)，而鍋爐專業(yè)發(fā)生的事故，有一半以上發(fā)生鍋爐四管泄漏。火電機(jī)組一旦發(fā)生鍋爐四管泄漏就只有采取強(qiáng)迫停爐，進(jìn)行搶修，嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠的正常生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。防止四管泄漏對(duì)減少非停次數(shù)，提高機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行有著非常重要的意義，是提高火力發(fā)電機(jī)組可靠性的需要，是提高發(fā)電設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益的需要，也是創(chuàng)建火力發(fā)電廠的需要。本文通過(guò)對(duì)造成四管泄漏原因的分析，主要從運(yùn)行角度提出防止四管泄漏的技術(shù)措施。

1、造成四管泄漏的主要原因分析：

  1.1原始缺陷或焊接缺陷

  由于各種原因，鋼鐵廠鋼管制造質(zhì)量不能得到完全保證，管材在制造時(shí)發(fā)生的缺陷與鋼鐵鍛壓、延展時(shí)的缺陷，即氣泡、夾層、折疊、壁厚不均、退火不良、晶粒度等加工誘發(fā)了其缺陷的發(fā)展。

  鍋爐本體是由焊接安裝在一起的，受熱面的每一根管子都有很多焊口，整臺(tái)鍋爐四管焊口幾萬(wàn)余道，受熱面是承受高溫、高壓的設(shè)備，因此焊接質(zhì)量對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重大的影響，焊口泄漏和結(jié)構(gòu)應(yīng)力、坡口形式、焊接材料、焊接參數(shù)、熱處理工藝和焊工技術(shù)水平有關(guān)。

  1.2磨損

  磨損主要是由于灰粒對(duì)管壁撞擊和磨削引起。對(duì)飛灰磨損的主要影響因素是煙氣速度、飛灰濃度、粒度半徑的大小、灰粒的物理化學(xué)性質(zhì)以及受熱面的布置與結(jié)構(gòu)特性。此外，還與運(yùn)行工況有關(guān)。同時(shí)灰濃度大，容易引起強(qiáng)烈的磨損。因此，煤粉爐尤其是燒多灰燃料時(shí)，磨損問(wèn)題更為嚴(yán)重。此外，如果在煙道局部地區(qū)造成飛灰濃度集中，例如煙氣走廊，也會(huì)引起嚴(yán)重磨損。如果燃料灰粒中多硬性物質(zhì)，灰粒粗大而有棱角，受熱面所處煙溫較低而使灰粒變硬，則灰粒的磨損性也加大，尤其是在省煤器區(qū)，煙氣溫度低，灰粒變硬，磨損就更嚴(yán)重。煙氣流速的影響為嚴(yán)重，因?yàn)槟p量與速度成三次方關(guān)系。因此，布置受熱面時(shí)，應(yīng)使煙氣流速不太大，更應(yīng)避免局部地區(qū)流速過(guò)大。

  1.3腐蝕

  金屬管受腐蝕作用，管壁會(huì)逐漸減薄，當(dāng)管壁厚度小于一定值而沒(méi)有得到相應(yīng)的處理，就會(huì)導(dǎo)致腐蝕爆管事故的發(fā)生。腐蝕包括管外高溫壁腐蝕和管內(nèi)化學(xué)腐蝕兩種。

  高溫管外壁腐蝕發(fā)生的部位主要是高溫高壓鍋爐熱負(fù)荷高的區(qū)域。產(chǎn)生腐蝕的原因主要是煤中含硫，主要是以硫酸為主要成分的熔鹽腐蝕和硫化氫及硫氧化物造成的氣態(tài)腐蝕。大量的研究結(jié)果認(rèn)為，在煤燃燒過(guò)程中，煤中的硫化合物與氧發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)在高溫燃燒中，煤中的K、Na鹽類轉(zhuǎn)化為它們的高價(jià)氧化物氧化鉀和氧化鈉，這些氧化物會(huì)與生成的三氧化硫反應(yīng)，生成它們的硫酸鹽，硫酸鹽進(jìn)一步與三氧化二鐵、三氧化硫發(fā)生反應(yīng)而生成復(fù)合硫酸鹽。這些復(fù)合硫酸鹽在550---580℃的溫度范圍內(nèi)呈熔融狀態(tài)粘附在管壁上與Fe發(fā)生反應(yīng)從而加快了爐管的腐蝕。

  管內(nèi)化學(xué)腐蝕就是當(dāng)水冷壁管內(nèi)有沉積物時(shí)（垢或水渣），在這些沉積物下面會(huì)引起水冷壁腐蝕，這種腐蝕稱為酸、堿腐蝕。這是因?yàn)闋t水中的酸性、堿性鹽類破壞了金屬保護(hù)膜的緣故。在正常運(yùn)行的條件下，水冷壁管內(nèi)壁常覆蓋著一層Fe3O4的保護(hù)膜，它具有良好的保護(hù)性能，使水冷壁免受腐蝕。但如果爐水pH值超標(biāo)時(shí)，就會(huì)使保護(hù)膜遭到破壞。當(dāng)pH值在規(guī)定范圍內(nèi)，水冷壁管腐蝕速度小，此時(shí)保護(hù)膜穩(wěn)定性高。PH值過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使腐蝕速度加快。當(dāng)pH值過(guò)高時(shí)，易發(fā)生堿性腐蝕。pH值過(guò)低時(shí)，易發(fā)生酸性腐蝕。所以在正常運(yùn)行條件下，要求爐水pH值保持在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)。另外當(dāng)噴水減溫水質(zhì)不良、鍋爐分離裝置損壞或其它原因使飽和蒸汽品質(zhì)惡化時(shí)，過(guò)熱器、再熱器的管內(nèi)可能發(fā)生結(jié)垢，引起過(guò)熱脹粗直至爆管。鍋爐停用時(shí)，管內(nèi)水或漏入濕空氣氧氣、二氧化碳和二氧化硫與管內(nèi)壁接觸會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。

  1.4過(guò)熱和超溫

  各種鋼材都有許用溫度范圍，在此范圍內(nèi)，可按照其使用壽命安全工作。當(dāng)實(shí)際壁溫超過(guò)金屬許用溫度時(shí)金屬的機(jī)械性能、金相組織會(huì)發(fā)生變化，金屬蠕變速度加快，強(qiáng)度急劇下降，導(dǎo)致管道破裂。管道壽命是按照一定的工作溫度和應(yīng)力承受能力來(lái)設(shè)計(jì)使用的。蒸汽溫度超過(guò)設(shè)計(jì)溫度后，雖未發(fā)生過(guò)熱，也會(huì)使金屬組織穩(wěn)定性變差，蠕變速度加快，其工作壽命縮短

    根據(jù)試驗(yàn)研究，材料達(dá)到破壞的時(shí)間與蠕變速度成反比，隨溫度的升高呈指數(shù)關(guān)系縮短。超溫爆管包括長(zhǎng)期超溫爆管和短期超溫爆管兩種。

  運(yùn)行中由于某種原因，造成管壁溫度超過(guò)設(shè)計(jì)值，只要蒸汽超溫幅度不大，就不會(huì)立即造成管子損壞，但管子長(zhǎng)期在超溫下工作，鋼材金相組織會(huì)發(fā)生變化，蠕變速度加快，持久強(qiáng)度下降，在使用壽命未達(dá)到預(yù)定值時(shí)，提早爆破損壞。這種損壞稱為長(zhǎng)期超溫爆管。一般發(fā)生在受熱面管屏的外圈護(hù)屏管的向火側(cè)，以過(guò)熱器出口管段較為常見(jiàn)。

  受熱面管子在運(yùn)行中，由于冷卻條件惡化等原因，管壁溫度在短時(shí)間內(nèi)突然升高，使鋼材的抗拉強(qiáng)度急劇下降。在工質(zhì)壓力的作用下，溫度的向火側(cè)，首先發(fā)生塑性變形，管徑脹粗，管壁變薄，發(fā)生剪切斷裂而爆破。這種爆管稱為短時(shí)超溫爆管。此種爆管多發(fā)生在水冷壁和凝渣管上熱負(fù)荷部位。

  2、運(yùn)行中防止四管泄漏的措施:

  防止鍋爐四管泄漏，提高鍋爐運(yùn)行的可靠性，減少鍋爐非計(jì)劃停運(yùn)。必須要在鍋爐的設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、檢修、改造等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施全過(guò)程的技術(shù)監(jiān)督和技術(shù)管理。本文在電廠運(yùn)行方面如何防止和減少四管泄漏的發(fā)生。

  2.1鍋爐負(fù)荷增加，煙氣流速也就增加，飛灰磨損就加快。

    煙道漏風(fēng)增加，也將使煙氣流速增高而加快磨損，運(yùn)行中燃燒不良，飛灰含碳量大量增加時(shí)，因焦碳粒比灰粒硬而加快磨損。因此在鍋爐運(yùn)行中，應(yīng)保證合格的煤粉細(xì)度，注意調(diào)整燃燒，減少飛灰中的含碳量，同時(shí)要嚴(yán)格控制鍋爐本體、空氣預(yù)熱器和制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)量，尤其是爐底漏風(fēng)，適當(dāng)減小煙氣流速這對(duì)防止受熱面的磨損和超溫具有相當(dāng)重要的意義。

  2.2加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督提高給水品質(zhì)。

    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，必須防止凝汽器泄漏。此外，還必須保持鍋爐良好運(yùn)行方式，保證連續(xù)排污、定期排污的正常運(yùn)行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鍋爐水質(zhì)不合格時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)增加定排次數(shù)，確保鍋爐水質(zhì)盡快合格。控制爐膛局部熱負(fù)荷不要過(guò)高，過(guò)于新投運(yùn)和運(yùn)行一段時(shí)間后的鍋爐，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行化學(xué)清洗等以防止水冷壁管的垢下腐蝕。

  2.3嚴(yán)禁鍋爐超溫運(yùn)行。

    正常運(yùn)行期間保證各受熱面的溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，變工況下或機(jī)組發(fā)生異常時(shí)，及時(shí)調(diào)整汽溫，防止汽溫大幅度變化和長(zhǎng)時(shí)間超溫。同時(shí)密切監(jiān)視鍋爐蒸汽參數(shù)、蒸發(fā)量及分離器水位，主要指標(biāo)要求壓紅線運(yùn)行，防止超溫超壓、滿水和缺水事故的發(fā)生。當(dāng)燃用煤質(zhì)較差的煤種導(dǎo)致減溫水量不足時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)進(jìn)行燃燒調(diào)整，降低爐膛火焰中心，防止主再熱汽溫出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。如調(diào)整無(wú)效，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系值長(zhǎng)減負(fù)荷，確保主再熱溫度在規(guī)定范圍內(nèi)運(yùn)行。

  2.4鍋爐啟停應(yīng)嚴(yán)格按啟停曲線進(jìn)行，控制鍋爐參數(shù)和各受熱面的管壁溫度在允許范圍內(nèi)，并嚴(yán)密監(jiān)視,及時(shí)調(diào)整,防止鍋爐各參數(shù)大起大落。

    在啟、停爐操作中，嚴(yán)格控制升溫、升壓速度，按規(guī)定進(jìn)行水冷壁下聯(lián)箱排污工作，盡快建立水循環(huán)，及時(shí)切換油嘴，保證受熱面受熱均勻，杜絕半側(cè)燃燒，消除熱偏差。鍋爐啟動(dòng)時(shí)，及時(shí)投入溫水減溫水，以增加省煤器的通流量，尤其是熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，但要注意減溫水量的控制，盡量不要用冷水減溫，以防造成水塞。

  2.5鍋爐啟動(dòng)前或打水壓時(shí)，要控制好水溫和上水速度，一般水溫保持在30～70℃，上水時(shí)間冬季要較夏季慢些；停爐后嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行停爐冷卻，以防鍋爐快速冷卻造成管壁、聯(lián)箱等處溫差變化過(guò)大。注意停爐保護(hù)，根據(jù)停運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)短，做好鍋爐停運(yùn)后的保養(yǎng)工作，一般情況下應(yīng)進(jìn)行熱爐放水，防止空氣中的氧和水分對(duì)管內(nèi)壁的腐蝕。

  2.6鍋爐燃燒器應(yīng)對(duì)稱均勻地投入，保證火焰中心適宜，防止結(jié)渣，減少熱偏差，注意控制好風(fēng)量，避免風(fēng)量過(guò)大或缺氧燃燒，防止鍋爐尾部再燃燒或過(guò)熱器超溫。

  2.7加強(qiáng)對(duì)吹灰管理，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定鍋爐受熱面吹灰的周期。

    應(yīng)防止吹灰時(shí)漏汽，漏水或吹損受熱面。鍋爐結(jié)渣時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行吹灰和處理，防止形成大渣塊掉落砸壞冷灰斗水冷壁管。并及時(shí)檢查聲波吹灰和水吹灰應(yīng)力等參數(shù)變化，盡早發(fā)現(xiàn)處理吹灰器缺陷，防止吹灰器故障，吹壞水冷壁和過(guò)、再熱器管子。

  2.8定期進(jìn)行安全門試驗(yàn)，保證安全門動(dòng)作可靠，防止鍋爐超壓運(yùn)行。

  3、結(jié)束語(yǔ)

  防治鍋爐四管泄漏工作是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要在統(tǒng)一的要求下， 結(jié)合具體情況， 不斷完善制度、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程體系，依據(jù)制度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程、規(guī)范，不斷深入地開(kāi)展工作。在重視人員培訓(xùn)和交流協(xié)作的同時(shí)，重視運(yùn)行的規(guī)范操作和精確控制，做規(guī)范細(xì)致的防磨防爆檢查工作，重視設(shè)備的更新改造，重視問(wèn)題和事故的深入分析和落實(shí)整改。只有這樣，才能保證設(shè)備的健康狀況，將鍋爐四管泄漏降到低程度。