鍋爐水冷壁管開裂泄漏現象分析

李海東　馮統華　安傳華

摘要：水冷壁管是影響循環流化床鍋爐運行的重要因素之一。水冷壁管的開裂或泄漏，都會阻礙循環流化床鍋爐的正常運行。文章主要分析了循環流化床鍋爐水冷壁管開裂泄漏的原因，并提出了解決水冷壁管開裂泄漏的措施。

關鍵詞：水冷壁；循環流化床鍋爐；開裂；泄漏

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）23-0052-02

1 概述

隨著循環流化床鍋爐的長期運行，其水冷壁會發生相應的磨損。長期的磨損往往會導致水冷壁的開裂甚至泄漏。水冷壁的開裂和泄漏會間接影響到電廠的經濟利益，水冷壁管的開裂不僅會使機組不能正常運行，導致電廠的發電量大幅度的下降，同時電廠還需要增加人員對電廠進行檢修工作，相應的檢修費用也會直接損害到電廠的經濟利益。

2 循環流化床鍋爐水冷壁管開裂泄漏的原因分析

2.1 循環流化床鍋爐燃燒室內部粒子濃度對水冷壁的影響

循環流化床鍋爐燃燒室內的粒子在燃燒時，燃燒室內的中央區域就會形成一個向上移動的氣固相的流動模式。在形成的氣固相流動中央區域的四周會相應地包圍成一個環繞的固體流動模型，環繞的固體相的整體運動方向是往下的。這樣向上的中央區域的氣固相與四周的固相的運動就會形成一個交叉的模式。這種交叉的運動在燃燒室的下部的運動往往比燃燒室的上部更加明顯，這種交叉運動形成了燃燒室內粒子濃度下高上低的分布。不同濃度的粒子分布，對水冷壁的沖擊大小也會不一致，水冷壁管受到的摩擦力大小也會不一致，燃燒室下部的粒子濃度較大，因此水冷壁管的磨損也是最嚴重的，是最容易發生水冷壁開裂和泄漏的區域之一。所以，應選擇耐磨的金屬制作燃燒室下部的金屬受熱面。

2.2 循環流化床鍋爐焊接技術對水冷壁的影響

循環流化床鍋爐在安裝和檢修時任何一個環節的焊接技術都會制約著循環流化床鍋爐的正常運行。如果在安裝和檢修時不能按照規定進行焊接，就有可能導致水冷壁內粒子的不平衡移動，從而加大管內粒子對管壁的沖擊力，引起水冷壁的開裂和泄漏。焊接過程中如果焊口的表面不平整、焊口中有折口存在、有未切割干凈的焊件、水冷壁凹凸不平、焊接過程存在縫隙等問題的存在，都會導致水冷壁管的不均衡，甚至在水冷壁管形成大小不一的縫隙。水冷壁管縫隙的存在，容易導致灰料在下滑時形成渦流，灰料的渦流運動會對水冷壁造成巨大的沖刷，長期的沖刷會引起水冷壁的開裂和泄漏，從而影響到循環流化床鍋爐的正常運行。因此，循環流化床鍋爐在安裝和檢修時應格外注意其焊接工作，以保證鍋爐的正常運行。

2.3 煤粒對水冷壁的影響

由于循環流化床鍋爐燃料燃燒方式的特殊性，導致煤粒在鍋爐內的停留時間比在其他種類鍋爐的停留時間長。由于煤粒在鍋爐內的時間延長，導致中央區域與周圍區域的交叉運動的時間也會相應地延長，延長的交叉時間同時會對水冷壁造成巨大的沖刷，長期的沖刷會引起水冷壁的開裂和泄漏。除此之外，鍋爐內的煤粒在燃燒時，會形成大量的細小顆粒物。這些細小顆粒物在鍋爐內做無規則的運動，煤粒無規則的運動使鍋爐的水冷壁的各個區域受到的撞擊力和沖刷力不一致，水冷壁管內部就會形成凹凸不平的小平臺。由于管壁內小平臺的存在，在選擇煤粒的粒徑大小時就比較難控制，很多鍋爐往往直接將鍋爐的廢渣作為鍋爐啟動的床料。利用鍋爐廢渣作為啟動原料容易造成鍋爐的流化不暢。而技術人員只能增加一次風量來緩解流化不暢的難題。增加的風量不僅會加大煤粒的運動速度，還會加劇對冷水壁的沖擊，從而造成水冷壁的開裂和泄漏。

2.4 溫差應力對水冷壁的影響

循環流化床鍋爐在運行時需要長時間的加熱，而長時間的加熱使水冷壁長期處于一個過熱的狀態。水冷壁如果長期處于一個過熱的狀態，就容易形成水冷壁開裂和泄漏所需要的環境條件。如果梳形板的根部不能完全焊接，就會產生一個比較大的熱應力。由于水冷壁長時間處于過熱的模式，產生的熱應力大小往往會超出其允許的范圍。

2.5 其他因素對水冷壁的影響

水冷壁的磨損是造成水冷壁的開裂和泄漏的主要原因，除此之外，鍋爐密封性的好壞也會對水冷壁造成一定的影響。如果鍋爐的密封性不好容易造成一次風量過大，過大的一次風量會導致風壓與閥風量的不對等。因此，循環流化床鍋爐在安裝和檢修時應保證其密封性。

3 水冷壁管開裂泄漏的對策分析

水冷壁的開裂和泄漏會間接影響到電廠的經濟利益，水冷壁管的開裂和泄漏不僅會使機組不能正常運行，導致電廠的發電量大幅度地下降，同時電廠還需要增加人員對電廠進行檢修工作，相應的檢修費用也會直接損害到電廠的經濟利益。因此，有必要加強對水冷壁泄漏的預防和處理措施。

3.1 水冷壁表面在鍋爐運行前的預處理

如果水冷壁表面有砂塵、鐵銹、油污和焊渣，會加快水冷壁的開裂和泄漏。因此，在鍋爐運行前應注意及時清除水冷壁表面的砂塵、鐵銹、油污和焊渣。可以采用噴砂的方式除掉水冷壁表面的鐵銹，用壓縮空氣將管釘上的砂塵吹掃干凈。如果電廠沒有相應的噴砂技術，可以采用鋼絲刷等將水冷壁表面的鐵銹和焊渣去除干凈。

3.2 提高循環流化床鍋爐的焊接技術水平

循環流化床鍋爐在安裝和檢修時任何一個環節的焊接技術都會制約著循環流化床鍋爐的正常運行。因此在循環流化床鍋爐安裝和檢修的焊接過程中，應注意保證焊口表面的完整性以及焊件應保證切割完全，盡量避免焊接縫隙的存在，進而避免由于焊接技術對循環流化床鍋爐水冷壁的影響，以保證鍋爐的正常運行。在機組檢修時，應注意對疏形板的檢修，若發現焊縫，應注意及時將焊縫檢修，以保證梳形板的柔韌性，避免梳形板的焊縫對水冷壁管的影響，從而保證循環流化床鍋爐的正常運行。

3.3 優化循環流化床鍋爐水冷壁的防磨技術

水冷壁的磨損是造成水冷壁的開裂和泄漏的主要原因，因此有必要對循環流化床鍋爐水冷壁的防磨技術進行優化。水冷壁管的涂層選擇方面可以選擇耐磨的涂層技術，在管壁易磨損的地方進行加固，防止由于水冷壁材質問題造成的開裂和泄漏。

由于循環流化床鍋爐燃料燃燒方式的特殊性，容易造成水冷壁的開裂和泄漏。因此，在鍋爐運行一定時間后，應注意對水冷壁的磨損情況進行檢修。若發現水冷壁有磨損應及時進行修補，有問題的焊縫也要及時進行處理。

循環流化床鍋爐燃燒室內的粒子的不規則運動也是造成水冷壁管開裂和泄漏的原因之一。因此在選擇燃料時應按照方案設計的粒徑范圍進行選擇符合規格的煤粒。加啟動床料時不能直接將鍋爐的廢渣作為鍋爐啟動的床料，盡量減少一次風量，最大限度地避免煤粒對水冷壁的影響，從而保證循環流化床鍋爐的正常運行。

4 結語

水冷壁管的開裂和泄漏不僅會使機組不能正常運行，導致電廠的發電量大幅度地下降，同時電廠還需要增加人員對電廠進行檢修工作，相應的檢修費用也會直接損害到電廠的經濟利益。提高循環流化床鍋爐的焊接技術水平，優化循環流化床鍋爐水冷壁的防磨技術等措施，可以有效地解決水冷壁的開裂泄漏問題，從而保證循環流化床鍋爐的正常運行。

參考文獻

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作者簡介：李海東（1977—），男，山東滕州人，滕州中盛化工有限公司助工，研究方向：熱能動力。