火力發電廠鍋爐防磨防爆綜合分析

魏志瑞

（中電投協鑫濱海發電有限公司，江蘇鹽城，224000）

火力發電廠鍋爐防磨防爆綜合分析

魏志瑞

（中電投協鑫濱海發電有限公司，江蘇鹽城，224000）

鍋爐是火力發電廠生產過程的三大主要設備之一。鍋爐一旦發生“四管”泄漏就必須停機處理，故鍋爐防磨防爆工作就顯的尤為重要。本文主要介紹鍋爐防磨防爆工作的重要性，在防止鍋爐“四管”泄漏中起到的作用，分析了鍋爐“四管”泄漏失效機理，總結了鍋爐防磨防爆的工作方法，促使鍋爐“四管”真正實現可控，再控。

防磨防爆作用；“四管”失效控制機理；工作方法

1 鍋爐防磨防爆重要性

近年來燃煤市場千變萬化，燃煤質量不斷降低。鍋爐受熱面泄漏事故也在不斷增加，泄漏類型也由單一性出現了重復性、復雜性。隨著近幾年大容量、高參數的超零界、超超臨界火電機組的增多，而一旦發生非計劃停運事故，將會給發電廠帶來巨大的經濟損失，嚴重時會影響到電網的安全。根據國內外火力發電廠事故、故障統計數據中顯示，約有60%的非計劃性停機都是由于鍋爐爆管引起，這就需要我們在設備管理，尤其是鍋爐“四管”防磨防爆管理上下功夫，使鍋爐受熱面真正實現可控、再控。

2 鍋爐防磨防爆在預防“四管”泄漏中的作用

通過分析全國鍋爐四管泄漏故障停機的原因，原始設計、制造及施工缺陷是造成鍋爐泄漏的設備基礎原因，是隱蔽性和反復性最強、治理最困難、影響最廣的一個因素。所以我們在預防鍋爐“四管”泄漏中必須從設計標準、設計選型、制造安裝、設備運行、設備檢修全過程努力，才能有效地防止事故的發生。

2.1 防磨防爆工作在鍋爐設計、選型中的作用

防磨防爆工作在鍋爐設計、選型時，鍋爐型式、燃燒器型式和布置應充分調研燃用相近煤種的同類型鍋爐機組運行情況，結合其煤種差別、水質差別、地質差別、海拔大氣壓差別和電網需求差別等因素，對鍋爐受熱面的防磨、防超溫、防腐蝕、防撕裂、防漏風以及防鍋爐結焦等涉及爐管壽命和失效問題進行專題研究和技術澄清，從設備材料性能、結構、設計參數和監控手段等方面，要求設計方和供貨方提出改進建議和具體措施，從技術管理手段上努力做到技術先進、工藝先進、材料先進、工程先進。

2.2 防磨防爆工作在鍋爐制造、安裝中的作用

防磨防爆工作在鍋爐設備制造、安裝過程中應起到監理工作。審查鍋爐承壓部件“四管”所用鋼材的質量證明文件，防止錯用管材，查看鍋爐“四管”焊接質量檢驗報告、熱處理質量檢驗報告、水壓試驗檢驗報告等。抽檢設備制造質量，鍋爐部件組裝前應按規定進行外形尺寸、表面裂紋、機械損傷及腐蝕等外觀檢查，測量管子的壁厚均勻性并對合金鋼管應進行光譜復查，認真檢查安裝過程中鍋爐各受熱面管和密封焊接處的焊接咬邊、割傷、焊口錯口及強力對口等現象。

2.3 防磨防爆工作鍋爐運行中的作用

鍋爐運行中防磨防爆要堅持定期的設備巡回檢查，做到眼勤、耳勤、手勤、腿勤并仔細檢查鍋爐受熱面的運行情況，監測進入鍋爐的水質合格，運行中汽、水品質合格，加強對受熱面管壁溫度和超溫情況的監督、分析工作，查找超溫原因，采取對策，從運行調整著手解決超溫問題。防磨防爆根據受熱面管超溫越限溫度高低、累計越限時間長短，利用機組停運機會有針對性對爐內超溫管子部位進行管材蠕脹、過熱情況檢查，根據蠕脹值的大小、金相組織變化程度來評估剩余壽命。

2.4 防磨防爆工作在鍋爐設備檢修中的作用

在設備檢修（大修、小修、停備），對鍋爐受熱面檢查是防磨防爆工作最基本任務。編制有針對性符合實際情況的檢查項目并在檢修中予以實施，認真細致地做好“四管”的全面檢查，加強重點部位的檢查力度，分組交叉互查，監督檢查缺陷的消除情況，特別是鍋爐“四管”存在嚴重缺陷的處理情況。對受熱面監督樣管作金相組織和力學能檢驗，確保受熱面管在監督監控范圍內。對鍋爐“四管”檢修所用的管材、焊接材料，出入庫前抽檢驗收工作，符合國家及有關行業標準。因造成鍋爐承壓部件“四管”泄漏的原因是多樣的，治理泄漏措施也是多樣的，要根據設備存在實際問題進行擴大性檢查工作。

3 鍋爐“四管”失效的控制機理

通過多年的檢修經驗及一些電廠的了解到的情況，總結出“四管”失效的原因及采取措施主要有以下幾個方面：

3.1 過熱爆管

鍋爐管長期處于超設計溫度下運行，超溫過熱常見原因主要有過負荷、錯用管材、節流孔堵塞、安裝檢修遺留雜物、奧氏體不銹鋼內壁氧化皮脫落堵塞下部彎頭等

應采取的措施：穩定運行工況；去除管子及聯箱內異物；進行化學清洗，去除沉淀物；改善爐內燃燒，防止燃燒中心偏高，降低受熱面超溫；防止錯用鋼材料，鍋爐鋼管在使用前必須采用光譜分析，再次驗證其鋼號相等方可使用，發現錯用應及時采取措施。

3.2 應力集中

應力集中主要是由于鍋爐結構設計或安裝不合理，部分直管段由于管道過長，加上管夾固定過緊，導致正常的膨脹受阻而使管道變形，一旦變形部位靠近焊口，則容易造成應力集中產生泄漏；另外，機組啟停過程中溫度和壓力升降過快原因也會造成泄漏事件。

應采取的措施：加強檢修期間防磨防爆的檢查力度，特別是爐墻角部密封密封焊接的部位、介質溫度不同管子焊接密封部位及剛性梁、張力板附近安裝不當造成膨脹受阻；鍋爐啟動、停爐和運行過程中，必須嚴格按照運行規程的規定操作，嚴格控制升溫、升壓速度，非特殊情況下，盡量不采用緊急冷卻法冷卻鍋爐；每次鍋爐啟動中做好水冷壁的膨脹記錄，判斷膨脹是否正常

3.3 管內結垢

水冷壁管內結垢造成的直接影響是產生垢下腐蝕，是指以緊貼管壁的垢下管壁為陽極，外圍表面為陰極所構成的局部電化學損害，如不能及時加以控制，將導致水冷壁大面積鼓包或腐蝕穿空。

應采取的措施：做好鍋爐停運的保養工作；鍋爐在運行中，要嚴格安裝“鍋爐水、汽監督規程”，保證汽水品質合格；大小修中要對水冷壁的高負荷區域管子進行割樣管化學取樣，檢查內壁的結垢情況，制定相應的措施，如果垢量超標應及時安排酸洗，

3.4 管材缺陷

管材本身質量不好，如重皮、過大的加工溝槽，材料等級設計偏低等，在高溫和高壓介質下工作，時間一長這種缺陷擴大就會導致爐管爆裂。

應采取的措施：基建期做好鍋爐設備選型、制造過程的監造工作，審查鍋爐“四管”所用鋼材的質量證明文件，確認合格方可使用；在役鍋爐所用的鋼材料必須具有材料質量保證書、合格證，符合國家及有關行業標準，并做好驗收記錄，驗收不合格的鋼材料不允許使用。

3.5 焊接缺陷

焊接時焊工責任心不強、焊接位置難度大、管內存在正負壓、焊接環境溫度低等原因，造成焊口存在咬邊、焊瘤、氣孔、裂紋、未焊透等缺陷。這些缺陷會隨著機組長周期運行和機組啟停次數增多，長時間缺陷就會暴露出來

應采取的措施：加強對焊工的業務培訓，提高焊接質量標準，嚴格執行焊接工藝要求，焊后控傷處理要仔細，確保不留事故隱患。鍋爐受熱面管子的焊口應進行100%無損檢驗，并作好記錄，誰焊接、誰檢驗都要做到有據可查，責任清晰

3.6 磨損

磨損主要分為外部磨損和內部磨損。外部磨損主要包括：煙氣飛灰磨損，吹灰器蒸汽吹損，機械磨損、二次風吹損等。內部磨損主要發生在外部管道，由于管道上閥門、彎頭、三通、變徑管等引起內部介質流速改變，沖刷管子減薄發生泄漏

應采取的措施：加強在鍋爐停備或檢修時對管理支吊架及管卡等部位的檢查；清除管排中的積灰和異物堵塞情況，糾正管排出列現象，消除煙氣走廊現象。安裝防磨裝置和噴涂防磨涂料：在局部煙速較高、容易引起磨損的部位裝設各種型式的防磨裝置。對于受磨損嚴重的彎頭部分可以加裝防磨板，在燃燒器水冷套上加裝防磨板或進行澆注料覆蓋，采用耐高溫防磨涂料對易受磨損部位進行噴涂處理。

3.7 設計、安裝、運行不當

在安裝中，由于設計不合理經常出現把管卡焊接在管子上的情況。在管子上施焊，增大了管壁的應力，存在膨脹不利，就會拉裂管子，形成泄漏。隨著大型機組的投產，難以避免地出現異種鋼的焊接，如12Cr1MoV+ TP347H等。但由于異種鋼的耐熱性能和膨脹系數不一樣，常在接頭處出現熱脹差，在低等級材料部分出現輕微蠕脹，而引發裂紋。

應采取的措施：加強鍋爐設計、制造、運行中的管理和定期檢查檢修。

4 開展防磨防爆工作的方法分析

4.1 嚴格執行防止火電廠鍋爐四管泄漏管理辦法

近年來各廠防磨防爆管理和技術都在不斷地深入，“防止火電廠鍋爐四管泄漏管理辦法”也越來越細化、具體和具有適應性，成為完整的體系。防磨防爆工作系統性、持續性非常強，主要是管理思路、制度措施體系、和具體的做法上的區別，更重要的是人員和態度對“防止火電廠鍋爐四管泄漏管理辦法”落實情況。上級公司要提出對防磨防爆組織成員的考核評價建議，落實管理、監督、檢查、考核，確保本辦法的有效執行。

4.2 扎實推進防磨培訓工作，穩定防磨防爆檢查隊伍

火電廠鍋爐承壓部件范圍廣，管道材質類別多，工作條件惡劣，涉及多個不同專業。造成高溫高壓管道泄漏的因素多，如腐蝕，磨損，應力，疲勞，強度，目前都無法實現在線監測，機組在運行中也無法感知到，在設備停運檢修中，由于工期、人員等問題無法做到完全檢查，難免有所疏漏，因此對于已投運的機組，導致“四管”泄漏因素還總是存在。只有充分利用好每次停爐檢修的機會進行全面檢查，發現問題及時采取正確的措施，才能有效的防止或減少“四管”泄漏發生。

防磨防爆檢查工作是否到位直接影響到設備的健康水平，一次漏查漏檢就可能導致一次非停。但由于爐內作業空間狹小，灰塵撲面，高空危險等因素，是電廠里面一項苦差事。優秀的防磨防爆檢查人員和負責任的檢查態度又是防磨防爆工作成效的關鍵。只有專業人員不怕苦臟累，認真負責檢查，分析原因，對癥下藥，才能保證健康長久。為此各電廠應把防磨防爆工作擺在很重要位置和關鍵位置，并從資金安排、工器具配置、隊伍建設、教育培訓、技術交流、收入待遇等各方面對防磨防爆檢查工作給與特殊政策。

4.3 以數據為基礎，細化、量化鍋爐受熱面狀態基準分析

通過對鍋爐受熱面狀態基準分析，提高了對設備劣化程度的了解，及時診斷設備問題的癥結所在，采取正確的應對措施，保證設備狀態的良好，達到優化、指導檢修目的。

針對鍋爐受熱面超溫、減溫水量大進行綜合分析，前后對比，時刻掌控設備劣化傾向，預防風險，指導操作人員進行鍋爐燃燒調整，做細致的控制超溫工作，大幅度地把超溫次數、累計超溫時間降下來，確保鍋爐受熱面安全運行。

4.4 加強防磨防爆所涉及到的各個專業管理工作

加強運行管理水平。運行控制汽溫、汽壓、壁溫、防止發生超溫、超壓對鍋爐承壓部件造成損害和破壞。

加強設備檢修管理。嚴格檢修施工的工藝和作業標準，杜絕小問題不處理的粗放式工作作風，要求應修必修、修必修好、不留后患。

加強化學監督管理。嚴格執行有關化學監督規程，保證進入鍋爐的水質及鍋爐運行中的汽、水品質合格。在保證汽水品質的同時，要抓好防止凝汽器泄漏、精處理的投入和溶解氧問題。當汽、水品質惡化危機設備運行時，必須向上級主管部門匯報采取有效的緊急措施。

加強熱工管理。熱工人員必須保證受熱面壁溫測點數據準確性，各項保護、連鎖、自動的合理性和可靠性投入（如汽包水位保護等）。

加強吹灰器管理。吹灰是一把雙刃劍，尤其是蒸汽吹灰，吹灰不當會導致受熱面泄漏。

每次檢修要根據廠家說明書和經驗值，對吹灰器進行調試工作，調整好噴嘴進入爐膛的距離、吹灰器槍桿與受熱面的垂直度、噴嘴的噴射角度、旋轉角度，測量吹灰器槍管的水平度、槍管的磨損程度，調整各個吹灰器的蒸汽壓力。運行期間要保證疏水時間和疏水溫度的控制，疏水必須疏放干凈。加強對吹灰器的檢查和維護，當吹灰器在爐內吹灰時卡澀及進氣閥漏氣時應及時退出并切斷氣源。

加強金屬監督管理。金屬監督要結合機組檢修開展必要金屬鍋爐檢驗項目，定期外部和內部檢驗。通過運行數據和工況判斷對可能發生或已經發生的高溫腐蝕、超溫超壓、應力腐蝕和熱疲勞等進行跟蹤檢查；對檢修焊口進行100%檢查、驗收，必要時分期對基建期安裝焊口進行100%檢查，發現超標缺陷及時處理；對防磨檢查人員提出的檢測項目進行檢測；檢查和掌握金屬構件在鍋爐中金屬組織變化，性能變化等情況；防止由于選材不當，材質不佳，焊接缺陷等因素引起的事故發生。

加強燃料管理。目前燃煤市場，供應緊張，燃煤質量不斷降低。從鍋爐設計角度看，鍋爐對燃料的適應能力有一定的范圍，超出原設計范圍，就會在鍋爐實際運行中造成不同程度的結焦、腐蝕、磨損加劇、燃燒不穩等一系列問題。所以必須加強和完善入廠煤和入爐煤的的監督管理，加強燃煤配比，使入爐煤質平穩，煤化驗部門應及時匯報煤質分析報告，使運行人員能夠及時了解實際使用煤質情況，及時掌握燃料特性，采取相應的措施，進行事故預想防止事故發生，保證機組安全經濟運行。

4.5 加強對外技術交流和管理創新工作

加強對外技術交流和管理創新工作，積極采用成熟和使用業績好的新材料、新工藝、新技術和新方法，利用先進的科技成果和管理成果，提高鍋爐防磨防爆管理各環節、各層次的工作效率和風險規避能力；正確選擇密封、管卡、支吊、定位、膨脹節、防磨噴涂、可塑料覆蓋層材料和結構形式以及防磨防爆管理系統，采取有效的工藝和材料監管、驗收措施。

4.6 建立防磨防爆信息化管理系統，提供科學分析工具

防磨防爆信息化管理系統，是一套面向鍋爐設備的管理系統。系統包含鍋爐設備管理、三維模型、檢修管理、壁溫預測、壽命評估五大模塊。通過設備管理模塊，以樹狀的菜單形式展現設備信息，為鍋爐設備管理提供便捷的工具；通過檢修控制模塊，規范化電廠鍋爐防磨防爆檢修過程；通過檢修管理模塊，導入檢修中的EXCEL記錄，分類統計記錄數據，規范記錄單模板、加強過程管控；通過壁溫預測模塊可以在壁溫測點的基礎上,進行熱力計算,得到鍋爐內部受熱面的溫度和超溫情況,增強了對鍋爐管超溫的監控; 通過壽命預測模塊，可以計算管道的實時壽命損耗，指導檢修過程。通過三維圖形模塊，以三維圖的形式展現鍋爐設備，使防磨防爆檢查工作更加直觀快捷。

系統具有智能的數據分析功能，通過對鍋爐運行數據和檢修數據的綜合分析，對存在安全隱患的設備進行預警，指導防磨防爆工作人員有重點的檢查鍋爐設備，真正做到事前預防、事中管控、事后分析，為鍋爐狀態檢修提供科學指導，降低爆管次數，實現最大化的提高企業利潤。

5 總結

隨著以可靠性為中心的預防性檢修工作深入開展，以及對火力發電廠燃煤機組鍋爐受熱面的防磨防爆工作的高度重視，在今后的防磨防爆管理工作中必須要培養一批精業務、懂管理的鍋爐點檢人員，從設計、制造、安裝、檢修、運行各個環節嚴格管控，將鍋爐“四管”泄漏時間的幾率壓縮到最低，才能提高發電機組的安全、經濟、可靠性。

[1]張磊、廉根寬.電站鍋爐四管泄漏分析與治理.中國水利水電出版社.2009.11

[2]馬克利.鍋爐爐管泄漏的原因分析及防范措施.鍋爐技術，2008（6）

[3]京能集團公司防止火電廠鍋爐四管泄漏管理辦法

Comprehensive analysis of anti wear and explosion prevention of boiler in thermal power plant

Wei Zhirui
（China Power Investment Corporation GCL Coastal Power Company Limited,Jiangsu Yancheng,224000）

Boiler thermal power plant is one of the three main equipment of the production process. Boiler in the event of "four" leaks must stop processing, so work on the boiler explosion wear was particularly important. This paper describes the importance of the work of boiler wear-proof to prevent boiler, "four" leak in the role in analyzing the boiler, "four" leakage failure mechanism, summed up the working methods of the boiler wear-proof, prompting boiler "four "real control, and then control.

Wear-proof effect; "four" failure control mechanism; the working methods

TM621.2

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