電站鍋爐受熱面泄露原因分析及防范措施

趙振旭 何全紅 劉剛

摘 要：本論文主要介紹火力發電廠鍋爐受熱面泄漏的原因及防治措施。鍋爐作為火力發電廠的主要結構，由于其的各類參數變化多樣，其受熱面管道內外介質一直處于流動狀態，對受熱面的內外沖刷必然導致管道的磨損，為了有效地減少鍋爐受熱面管的漏泄率，降低機組因受熱面漏泄導致的非計劃停機事故發生，在此，進行一些爆管原因探討和制定相應的防范措施。

關鍵詞：磨損;泄漏;爆破;措施

1.背景及意義

發電鍋爐關鍵部件主要是受熱面（水冷壁、省煤器、過熱器和再熱器等），由于受熱面直接接觸外部燃燒的流動介質，這就使得外部燃燒產生的飛灰和內部流體的磨損及沖刷，導致受熱面管逐漸減薄，產生爆裂事故發生，直接影響發電機組的安全穩定運行，是導致電站鍋爐非計劃停運的主要因素。因此，本文主要針對受熱面管泄漏的原因分析和探討，進而找到切實可行的預防措施，最大限度的減少鍋爐受熱面管爆破事故的發生，降低非計劃停運次數，提高經濟效益和社會效益。

2.導致鍋爐受熱面漏泄的因素

通過查閱大量關于受熱面管泄漏的設備臺帳及防磨防爆檢查記錄，并結合有關防止受熱面管泄漏的技術資料，我們對影響受熱面管泄漏的原因進行了統計分類，認為影響鍋爐受熱面管泄漏的原因主要有以下幾方面，并且對各類原因進行具體的分析討論：

2.1安裝質量

電站鍋爐安裝過程中受施工現場位置的限制，會產生許多不能及時發現和消除的缺陷遺留，影響到受熱面的使用壽命。新安裝的鍋爐安裝質量引起的受熱面管泄漏比較普遍，這中間首先是各部位接口（對接）的焊接質量和熱處理工藝執行不到位的問題，使得受熱面管遺留安全隱患，后期運行中必然發生漏泄。其次是受熱面管排的安裝質量，管排排列不夠均勻，形成煙氣走廊，導致該部位煙氣流速加劇，增加了對管道的沖刷。還有就是在安裝時對于可能存在煙氣走廊和迎風面的管子沒有做好防磨措施，防磨瓦加裝不到位。

2.2煙氣沖刷和飛灰磨損

發電鍋爐受熱面的煙氣沖刷和飛灰磨損，不但造成受熱面的頻繁更換，使發電成本增加;而且還將造成受熱面的泄漏或爆管事故發生，直接導致非計劃停機。受熱面的煙氣沖刷和飛灰磨損一般都帶有局部性，在煙速高的煙氣走廊區和灰粉濃度大的區域，通常磨損較嚴重。減輕煙氣沖刷和飛灰磨損，一方面應從受熱面布置上加以改進，盡量避免形成“煙氣走廊”，在管子易磨損處加裝防磨瓦等;另一方面還應從運行調整著手，控制鍋爐各處的漏風以降低煙氣流速，重視燃燒調整工作;再者就是避免不完全燃燒的發生。

2.3鍋爐的運行工況

鍋爐及其相關設備的運行狀況會對受熱面造成很大的影響，容易造成受熱面發生長期過熱、短期過熱、磨損、腐蝕等，針對運行中這些問題應加強鍋爐運行監視、調整，確保鍋爐正常運行，或通過技術改造加以解決。例如： 2014年8月份某公司6#爐高溫再熱器管發生爆漏事故，該高溫再熱器管規格為Φ50.8×4mm，材質為SA-213T91;爆口長76.92mm，寬32.27mm，爆口處管徑脹粗為62.71mm，爆口邊緣厚度為1mm，并不鋒利，爆口附近內外表面并有眾多的平行于爆口的管子軸向裂紋，爆口外表面有一層褐色的氧化皮;距離爆口上部管子200mm處有一鼓包，鼓包處管徑脹粗為57.93mm，鼓包處有眾多的管子軸向裂紋（見圖1）。從金屬顯微組織的金相分析中可以看出，該材質原始形態已消失，碳化物分布在晶界及鐵素體基體上，分散度較大，材質已完全球化（見圖2）。最終分析為，此次新6#爐高溫再熱器管爆漏是過熱造成的，機組前期7月份停爐檢修期間更換低溫再熱器管道多根，在大面積換管過程中管口內落入雜物，機組啟動運行后，雜物隨汽流進入高再入口聯箱聚集在節流孔部位，造成漏泄部位高溫再熱器蒸汽流量過小，汽水循環不良，導致爆管，是本次事件的直接原因當管子過熱時，由于運行溫度提高，即使管子所受應力不變，管子也會以高于正常蠕變速度的速度而使管徑脹粗。于是，隨著過熱運行時間的增加，管徑就越脹越大，慢慢地在各處產生晶間裂紋，晶間裂紋積聚擴展就成為宏觀軸向裂紋，最后在比正常溫度正常壓力下小的多的運行時間而爆裂。

圖3

圖4

2.4機械損傷

主要是由于安裝、改造或檢修中，各人員對受熱面管及附件造成的損傷和應力集中。主要體現在安裝、檢修中強行組對進行焊接;切割管子、鰭片時造成其它管子受傷;爐膛內異物砸傷受熱面管段等。

3.防止措施

3.1加強焊接監督管理

嚴格按照《火力發電廠金屬技術監督規程》、《火電施工質量檢驗及評定標準（焊接篇）》進行質量監督管理，確認焊接工藝卡及焊接規范措施的合理性與完整性，確認焊材的使用與管理是否符合規程要求，確認焊接設備、加熱設備及測溫設備是否完好，符合規定，保證焊接及熱處理人員的資質符合要求;各級監督管理人員還應進行焊接工藝參數的監控（包括焊接電流、焊接電壓、焊接速度、預熱、后熱溫度及加熱速度），對焊接工藝規范的測試（包括對口情況、焊條擺寬、焊層厚度、層間溫度、焊后熱處理）進行監控。

3.2加強原材料監督

首先，對新進廠的受熱面金屬管材進行光譜分析和厚度抽檢，檢查合格證書（質量證明書）是否齊全，經金屬監督人員簽字確認后，再入庫存放。庫房管理人員應對受熱面管材建立臺賬，并做好領用記錄，受熱面管材現場使用前必須進行100%光譜分析，合格后，方可使用。

3.3健全金屬監督網絡

受熱面金屬監督項目多，僅靠專業人員的監督是不夠的，因此，金屬監督網絡人員除金屬實驗室成員外，還應將鍋爐檢修、汽機檢修、熱工、焊接、運行、化學、庫房管理人員納入到金屬監督網絡中。

3.4運行過程監督

為杜絕運行工況對機組受熱面造成的影響，從以下幾方面進行整改：①加強煤質管理，避免煤質波動較大對燃燒工況造成影響，減少超溫現象的發生;②因設備故障或其他原因造成管壁超溫，應立即修復設備進行調節，必要時申請降負荷運行;③加強對過熱器、再熱器管壁溫度的監測，實事求是地做好記錄，發現超溫應及時分析原因，并從運行調整著手解決超溫問題。④加強對吹灰管理，防止吹灰器漏汽、漏水或吹損受熱面。⑤應及時進行吹灰和清焦，防止鍋爐結成大塊焦子，掉落砸壞冷灰斗斜坡面水冷壁管。⑥鍋爐燃燒器應對稱均勻地投入，保證火焰中心適宜，不沖刷冷壁，防止結焦，減少熱偏差，同時要注意控制好風量，避免風量過大或缺氧燃燒，防止過熱器超溫或鍋爐尾部再燃燒。⑦嚴密監視鍋爐蒸汽參數、蒸發量及水位，防止超溫超壓、滿水或缺水事故發生。⑧做好受熱面爆漏事故分析工作，制定行之有效的措施。

4.結束語

在火力發電廠安全生產過程中，鍋爐設備的安全運行起著決定性的作用。由于鍋爐受熱面泄露和爆管事故必須停爐消缺，所以鍋爐受熱面安全運行與否是整個火力發電廠安全生產的重中之重。鍋爐受熱面檢查沒有捷徑可走，只有實實在在地投入大量的人力、物力和精力，采取應修必修、修必修好的態度，發生事故本著“四不放過”的原則;只有這樣，才能保證鍋爐的運行安全。