電廠鍋爐泄漏的主要原因及應對措施

孫 煜

1 前言

鍋爐是發電機組三大主機之一，是電機組能夠穩定運行的重要因素。據統計，我國火力發電廠意外停運事故中，有50%的原因是因為鍋爐事故，鍋爐事故中，以水冷壁管、過熱器管、再熱器管和省煤器管的泄漏事故最為常見，占電廠事故總時數的1/3，所以做好鍋爐的防泄漏工作，對我國的電力安全至關重要。

2 電廠鍋爐泄漏原因分析

2.1 受熱面材質原因

鍋爐受熱面再熱器工作區域環境惡劣，管內是高溫高壓的蒸汽，管外的煙氣溫度在900～1100℃之間，所選用的材料至關重要。我國先使用的是鎳鉻含量較低的耐熱鋼種，但管道成材率極低，強度也不夠，所以在八十年代使用鋼研—102材料，并沿用至今。近年來，爆管現象增多，經研究發現，鋼研—102材料，抗氧化性能較差，不適宜在600℃及以上溫度工作。查閱發現，當前國外用的是SA213—304H奧氏體的耐熱不銹鋼，抗氧化溫度達到了704℃，所以，通過對新型材料的研制，這一問題是可以解決的。

2.2 蒸汽和火焰參數調整不當

在鍋爐運行過程中，蒸汽溫度是波動頻繁、調整量最大的，蒸汽溫度長時間超過限度，會產生高溫蠕變，管道在疲勞應力的作用下，就會造成管道泄漏；出于對控制循環鍋爐的調溫需要，再熱器必須放于爐膛出口處，這就造成鍋爐兩側再熱汽溫差距過大，造成再熱器的超溫爆管；在超長時間高溫狀態下，鋼材料組織結構發生變化，在內部蒸汽壓力作用下，向火側首先發生塑性變形，管徑變粗而管壁變薄，就會導致剪切斷裂而發生爆破；燃燒室內的火焰調整不當，導致煙氣從一側沖刷，導致結焦，并形成熱腐蝕。還會造成煙氣走廊的形成，加劇部分管道的煙氣流通速度，磨損加劇，減少受熱面的使用壽命，發生爆管泄漏。

2.3 受熱管道設計偏差和高溫腐蝕

管道在設計和布置的過程中，雖然會考慮到部件承壓的問題，但由于受到現場位置的限制，大多會存在一些不能及時發現和消除的隱患，影響承壓部件的使用壽命。首先涉及到的是接口的焊接問題，據統計，自發電廠投產以來，有80%的泄漏原因是焊接質量問題。在安裝、檢修焊接質量問題的時候，也會造成焊接部位生產應力集中和接頭機械性能下降，致使焊接口成為薄弱部位，容易造成爆管。

高溫腐蝕主要是因為高溫煙氣中會分析出鉀或鈉離子，煙氣中的SO3與這兩種離子發生化學反應就會合生成復合硫酸鹽，侵蝕管壁，造成管壁變薄，應力加大，在內部介質壓力作用下，就會變粗、膨脹，最后導致爆裂泄漏；其次，長期在高溫環境下工作，必然會導致內部結構后的變化、塑性下降，在外力作用下就會發生爆裂泄漏。這一問題主要分布在水冷壁熱負荷區域。

2.4 管道內部循環和煤質沖刷

在鍋爐停運的時候，因為維護不徹底，就會在受熱面沉積一些氧化物等雜質，或者在低負荷運轉時，館內發生了汽阻，在鍋爐啟動后，這些雜質在高溫水蒸汽的作用下，發生高溫氧化，最后演變成FeO等氧化物沉積在受熱管道中，這就造成了管子的阻塞，導致管內工質與受熱面的管道內壁換熱惡化，造成受熱面超高溫爆管泄漏。這一問題需要我們嚴格執行鍋爐的維護制度，及時清洗受熱管道，防止雜質在管內的堆積[1]。

煤質沖刷主要是因為原煤本身的應用積灰就在25%左右，在燃燒過程中，必然導致飛灰濃度的極度增高，對受熱面的磨損加大。此外，它還造成了過熱再熱器、和水冷壁部位的積灰增加，不僅影響管子的傳熱性，還會與其他物質進行反應，形成酸性物質，對管壁進行腐蝕。特別是飛灰中SiO2的含量對磨損程度影響很大，當其含量超過60%時，磨損會顯著加劇。

2.5 其他原因

鍋爐泄漏的其他原因主要是受熱面積灰的結焦、吹灰器吹損、管道應力集中、機械損傷。積灰結焦會影響管道的傳熱，使管道長期高溫，形成蠕脹，在管道應力破壞下而導致泄漏；吹灰器吹損是由于其本身內漏、不旋轉，或者是吹灰時帶水、吹灰蒸汽壓力過高造成的；管道應力集中是由于鍋爐結構或者是煤質結焦造成傳熱受阻、機組負荷變化大等原因造成的；機械損傷主要是因為支吊架松動、定位塊脫落、管卡，在運行過程中，與管道相互摩擦，加大了管道的磨損，造成爆破泄漏。

3 鍋爐泄漏應對措施

3.1 問題處理

上文中已經介紹過，泄漏的主要原因是因為爆管，下面就介紹一下如何對這些爆管進行處理。

過熱管處理要立即匯報有關領導，降低運行參數、負荷，做好停爐的準備，如果管道損壞不嚴重，可以短時間內運行，要注意損壞部分是否擴大，如果損壞擴大或者是無法維持正常氣溫，應立即停爐，并要做好灰的處理，防治堵灰；再熱器的處理是立即通知相關單位，對泄露處進行檢查，做好停爐準備，損害不嚴重時，適當減少負荷，并請示停爐，把汽包維持在正常水位，若無法維持正常水位，再熱汽溫超限時，立即停爐，保留風機運行，直到壓力消失，沒有蒸汽；水冷閉管損害不大的情況，可以維持正常水位時，可以降低負荷，做短時間運行，但要密切監視汽包水位和爐內燃燒，做好停爐準備[2]。如損害嚴重，無法維持正常水位時，停爐后，維持通風系統的運轉排除煙氣和蒸汽，至少要保留一臺爐水泵運轉，維持汽包水位。如果泄漏特別嚴重，停爐也無法維持汽包水位，應馬上停止給水，同時停止爐水泵，將爐水泵全部斷電。停爐后，電除塵應立即停電，防止電極積灰，迅速將電氣除塵、省煤器灰斗中的灰沖盡，防止堵灰；省煤器損壞后，要加強鍋爐進水，保持汽包水位，降低負荷，做好停爐準備，并加強對汽包水位和給水量的檢測，如果省煤器管泄漏嚴重，加強上水后也不能維持汽包水位時，要立即停爐，將爐水泵全部停電。停爐后，反應維持汽包水位，至少維持一臺爐水泵的運行，維持兩臺空預器運行，所有的放水門關閉，禁止開啟省煤器再循環裝置。

3.2 泄漏的預防

對于防泄漏來說，主要是進行防磨防爆的措施。首先要加強金屬的監督檢驗，嚴格按照有關的制度流程，做好管壁厚度的測量和金相組織的鑒定工作。重點是要做好鍋爐厚壁容器的監督，進行使用壽命的評估。壓力管道的金屬監督也要重視；其次，做好防磨防爆工作的檢查，對于經常受飛灰和機械磨損的地方、膨脹不暢致使拉裂的地方、受蒸汽吹灰的氣流沖擊的地方，要及時檢查、及時維修；我們還要對檢查工藝進行質量上的提升。對各種接口都要掌握清除，焊接前的預熱和焊接后的熱處理都要做好[3]。對于人員素質，要特別注意；加強吹灰器的管理，選擇或研制受熱面的材質，優化受熱面的結構；控制好機組的啟動、停止，在運行過程中注意參數的調整，防止參數的超限；監督檢修用的材料保管和使用的過程，加強爐水化學監督；最后，做好新技術、新設備的研究使用工作，不斷提高基礎設施運轉水平。

4 結語

在實際工作中，對于所有的泄漏部位和薄弱環節，我們都要做好檢查和維護，對于更換的管子，維修的地方，我們要做好記錄，根據情況及時對這些部位進行維護。

[參 考 文 獻]

[1]楊衛娟,周俊虎,曹欣玉,劉建忠,周志軍,岑可法.鍋爐管道泄漏知識及應用現狀[J].動力工程,2000,06:937-940+950.

[2]周元超,李凱,賈立駒,陳彩芳.淺談電廠鍋爐焊接質量的檢驗管理[J].科技與企業,2015,07:255.