熱電廠鍋爐“四管”漏泄事故淺析

馬志偉

摘 要：該文以元寶山發電廠#2機組鍋爐“四管”漏泄治理為工程背景，分析了由于管路應力超限、管道腐蝕破壞、管路局部超溫過熱、管材磨損以及檢修治理失控等因素誘發管路漏泄的原因，并提出相應的治理措施。經工程實踐檢驗，該文提及的治理措施安全可靠、經濟合理，為熱電廠管路漏泄治理工程提供寶貴的經驗。

關鍵詞：元寶山電廠 管路系統 四管漏泄 治理措施

中圖分類號：TK228 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0088-01

熱電廠鍋爐“四管”指的是水冷壁管、省煤器管、過熱器管、再熱器管。由于熱電廠鍋爐管路系統多年運行，往往導致“四管”泄露事故，對熱電廠安全運行造成嚴重影響。本文對元寶山熱電廠#2機組鍋爐的管路漏泄事故進行統計發現，自1996年2#機組大修投入運行至今共發生漏泄160次，其中水冷壁125次，占總漏泄的78.1%；省煤器11次，占總漏泄的6.9%；過熱器17次，占總漏泄的10.6%；再熱器5次，占總漏泄的3.1%；其余疏水管座及聯絡管漏泄2次，占總漏泄的1.3%。并且這些漏泄有80%造成機組被迫停運。鑒于此，該文對元寶山發電廠“四管”漏泄的原因進行深入分析，并提出合理治理措施，以便熱電廠管理系統安全運行積累寶貴經驗。

1 “四管”漏泄的原因分析

熱電廠鍋爐的管路系統發生故障的原因主要包括：應力超載、管壁及管件腐蝕、管路局部過熱破壞以及管路磨損和質量失控。下面結合幾種常見的鍋爐管路故障進行分析。

1.1 應力破壞

#2鍋爐抽爐煙口自1986年投入運行到1996年改造前共發生漏泄22次，都是因為應力裂紋造成的漏泄。分析其原因，應力和溫度兩者都能影響鍋爐受熱面管子的使用壽命，當受熱面管子受到周圍環境影響而產生交變應力時，就將導致疲勞裂紋的發生和發展而使其壽命縮短。至于應力循環多少次才會發生疲勞斷裂，則取決于應力大小及環境條件。一般情況下，應力愈高，產生疲勞斷裂所需的循環次數愈少。

1.2 腐蝕破壞

火電廠水冷管的內壁腐蝕較常見，這種腐蝕是爐管內表面因氧的侵蝕作用造成坑蝕而導致的。腐蝕是在一個小范圍的管壁上發生電池作用，其外圍表面為陽極，從而導致爐管腐蝕穿孔。分析其原因，當鍋爐停運后腐蝕發生在管束未完全烘干或未以充氮保護的內表面上。從凝結水中帶來的溶解氧造成坑蝕而引起故障，尤其是再熱器。因再熱器通過汽輪機凝汽器與大氣相通。水集中彎管處，或水平管段的下垂部分。這樣在存有水的管段內，管壁發生電池反應，導致管子腐蝕。

1.3 超溫過熱

超溫過熱也就是高溫蠕變，過熱器、再熱器的高溫蠕變是由于冷卻工質循環不夠充分，煙溫過高或材料性能不適應實際情況等原因逐漸形成的。這些不正常條件是由下列狀況引起的：（1）因內部結垢，雜質而限制管內冷卻工質流量；（2）鍋爐煙道堵阻；（3）因管子汽側表面的氧化垢或其他化學沉積物而降低傳熱能力；（4）燃燒器周期性過量或不穩定燃燒；管子材料在高于允許溫度下工作。

長期超溫通常在管子加熱側造成長裂口，裂口程度可能有不同，并可能呈現不同外形。靠近主裂口上有許多二次裂紋，是判斷長期超溫金屬蠕變的一個征兆；但在脆性的氧化鐵垢上未出現縱向裂紋，并不意味沒有發生蠕變粗脹。由于經過中度高溫引起的中期過熱損壞，在損壞處呈現一定程度的變形和壁厚減薄。

1.4 管材磨損

鍋爐運行中灰粒達到一定速度時，管束金屬將遭到磨損，據相關研究表明，金屬磨損率與灰粒撞擊速度的3.5次方成正比。飛灰磨損是較常見的一種磨損形式，是灰粒高速沖擊管壁引發磨損，造成管束空擋間、爐墻通道空隙，吊掛與水平管附近的空間磨損增大，從而加快磨損速度。

1.5 質量失控

質量控制主要是人為因素，直接影響著受熱面的檢修質量。這樣的人為質量失控大致可歸納為管材缺陷和焊接缺陷。管材缺陷就是因管子材質不良或錯用管材引起的爐管故障，在管子制造、供應和安裝的過程中，隨時隨處都可能由材質缺陷造成問題，以后將由這些問題造成應力裂紋或疲勞斷裂。焊接缺陷是指管子對接焊接時，未能嚴格按照金屬焊接加工要求實施焊接所導致的各類焊接缺陷，主要表現為溫度控制和應力釋放不當，熔融不全、過度溶透、夾渣、氣孔、連接不良穿透、咬邊和裂紋等缺陷。

2 治理措施

2.1 應力超限治理

如前所述，在應力超限部位，由于結構應力和熱應力都比較大，因此必須調整原結構局部加強方法，提高結構受力承載能力。具體措施就是將原管路中局部四角加固的構建更換成膜鍛件，兩側各三根管更換為φ38×8.8的厚壁管。通過改造方案的實施，在四角加固處再未發生過由于應力裂紋造成的漏泄。應力超限處理措施的實施，使每年該類事故發生率減少2～3次，節約維修維護資金150多萬元。

2.2 腐蝕破壞治理

為預防水冷壁向火側腐蝕，從運行角度上要改善燃燒條件即改進制粉、調整各燃燒器的燃料分配和增加二次風量等。從檢修的角度出發就必須采取被動的手段，如熱噴涂等。在其他的電廠用熱噴涂已成功地修復了被腐蝕的水冷壁管，熱噴涂適合于水冷壁向火側腐蝕的短期防護。已涂覆的水冷壁管經過一段使用周期后，須再次噴涂才能起到長期防護作用。爐墻水冷壁腐蝕嚴重時，應使用復合鋼管，其內層為低碳鋼，外層為304型或310型不銹鋼。這種鋼管用雙金屬鋼坯熱扎而成，內外兩層為完全的金屬粘合，復合鋼管內層承受水壓并能防止水側腐蝕，不銹鋼外層起著防止火側腐蝕的作用。燃燒實踐證明，復合鋼管比碳鋼管的抗腐蝕能力高4～10倍。根據元寶山發電廠#2鍋爐的經驗教訓，再熱器防腐有三點：首先，鍋爐蒸汽和減溫水進入爐內，是造成再熱器冷、熱段腐蝕的主要原因。其次在正常停爐時，再熱器僅開疏水門，而不開啟排汽門，完全可以達到防腐的目的。最后，在機組停運方式上，先停爐后停機，有利于殘留蒸汽的抽出。

2.3 超溫過熱保護

依據遼寧電力科學研究院鍋爐技術研究所對再熱器的超溫過熱提出的保護性措施，應先利用小修機會對容易發生爆管的區域進行提高材質；在經濟、技術條件允許的條件下，對燃燒系統進行改造，以減輕爐膛出口的煙氣殘余旋轉。

2.4 管材磨損治理

對于飛灰磨損的預防與改進措施，主要是在檢修過程中，細致檢查管束吊卡的磨損情況，管束是否脫排，如發現脫排現象，及時復位。在爐墻通道空間，為減小其煙氣流速，應安裝阻流板，這樣就大大地降低了此空間的煙氣流速，使這附近的爐管磨損得到一定的控制。

2.5 質量控制措施

經過對以往管路漏泄統計，由于焊口缺陷所造成的漏泄，所占的比例大約在8%左右，所以重視對焊工和鐵工的培訓，同時鍋爐分公司也制定了從領管、車管、打坡口、除銹、施焊到管內壓力的調整等一系列的工藝標準，要求工作人員必須嚴格執行這些標準。

3 結語

自1999年至2012年元寶山電廠加強2#機組“四管”漏泄管理以來，“四管”漏泄次數明顯降低，非停次數成倍的下降，鍋爐運行的穩定性也逐年提高。因此，本文對“四管”漏泄原因的分析及相關治理措施具有較強的工程應用價值，有效減少了因漏泄所造成的資金損失，提高了機組運行的穩定性，對熱電廠鍋爐系統安全運營提供寶貴的經驗。endprint