淺析預防電廠鍋爐四管泄漏的措施

郝建江

摘 要：鍋爐是火力發電廠的主要設備，鍋爐系統參數變化多樣，長期以來，鍋爐四管泄露問題困擾著發電機組的正常和穩定運行，影響著鍋爐的使用壽命，鍋爐一旦發生四管泄露，增加了鍋爐非計劃停運損失和檢修工作量，嚴重的甚至造成安全事故，因此預防鍋爐四管泄露是電力企業的首要工作。該文全面分析了火電企業鍋爐四管泄露的主要原因，論文結合了筆者多年實踐工作經驗，提出了防治鍋爐四管泄露的具體措施，對降低電站鍋爐因四管泄漏造成的非計劃停運具有較高的參考價值。

關鍵詞：電廠鍋爐 四管泄露 預防措施

中圖分類號：TK229 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（a）-0151-02

1 四管泄漏概述

隨著我國國民經濟的快速發展，近年來我國相繼興建了數座大、中型水力電站，電力網絡建設不斷擴大，而火電站的競爭日趨激烈，對火電企業的安全運行提出了更高的要求。鍋爐本體承壓管件中的水冷壁管、省煤器管、過熱器管和再熱器管合稱為鍋爐“四管”。省煤器管安裝在鍋爐尾部煙道的低溫部分，水冷壁管布置于爐膛，四管均是電站鍋爐的關鍵部件，[1]它們是自燃循環鍋爐的主要受熱面，主要作用是吸收鍋爐爐膛內或煙道中的熱量，并蒸發或氣化推動整個給水流動。

水冷壁管、省煤器管、過熱器管和再熱器管由于過熱、腐蝕、磨損等原因引起的泄露、破裂或者爆管等事故現象稱為“四管泄漏”。鍋爐運行中產生的各類事故中，四管泄露事故占了30%以上，四管泄露危害極大，造成電站非計劃停運，增加了設備檢修工作量，嚴重影響發電廠的安全運行。以國電靖遠發電有限公司1～4號鍋爐為例，該公司在1989—2006年間就發生了四管泄露事故100余次。

該文全面分析了四管泄露產生的原因，并結合工作實際，提出了一些防治四管泄漏的措施，對于減少發電廠非計劃停運，提高火力發電機組可靠性，提高火電企業經濟效益、增強企業競爭力，具有重要意義。

2 判定四管泄露的方法

工業鍋爐產生四管泄露的原因很多，防治四管泄露的前提是準確的判斷出具體的泄露部位，以便進一步分析原因及采取有效的措施處理。

判斷發生四管泄露的主要主要方法仍然是分析儀表數據和進行詳細的巡回檢查，發生四管泄露的主要特征有以下幾個方面。

（1）汽輪機組補水率將大幅增加，給水泵轉速增大，給水流量大于蒸汽流量，爐膛負壓顯著降低，將吸風機調整為自動運行時，靜葉開度自動增大，引風機電流、電除塵電流和電壓不正常，現場檢查時可以聽見尖銳刺耳的異常聲音，爐管泄漏檢測裝置報警，爐煙或汽、水等從泄漏點附近的檢查孔處冒出。

（2）鍋爐四管泄漏時，在鍋爐燃量和送風量不變時，主蒸汽壓力會緩慢下降，機組負荷降低，鍋爐煙氣含氧量產生較大變化。此外，煙氣和蒸汽會產生偏流，爐膛出口的煙氣流量增加、煙溫升高，使鍋爐壁溫超溫及減溫水流量增加，其中一側減溫水調門開度遠大于另一側開度。

（3）鍋爐爐膛出口煙溫左右兩側偏差產生顯著變化，其中泄露側的煙溫下降，而另一側則顯示正常。鍋爐煙道內泄露點兩側煙壓偏差增大，靠近泄漏點的負壓測點顯示負壓值瞬間從下降或變為正壓，但波動范圍很小，有關調查數據表明，當爐膛負壓超100Pa時，已造成了嚴重的鍋爐泄露。

（4）水冷壁泄漏可能造成火檢閃爍、排煙溫度上升，爐膛壓力升高，汽包水位先下降后恢復，嚴重時汽包壓力下降，過熱汽壓力基本不變；爐膛燃燒會受擾動明顯，爐膛負壓正負波動，與此同時，爐膛兩側過、再熱汽溫、排煙溫度、煙道煙溫顯著升高。省煤器泄漏時，其進出口熱風溫度及排煙溫度降低，兩側煙溫出現明顯偏差；過熱器泄漏時，爐膛負壓和水位先升高后降低，過熱器管壁溫度升高，主蒸汽壓力明顯降低。再熱器泄漏時則主蒸汽壓力和水位保持不變，再熱器壓下降，而兩側排煙溫度偏差增加。

3 產生四管泄漏的原因分析

（1）管子的制造、安裝、檢修焊接的質量不良，如采用異種金屬焊接、焊口滿溢、焊瘤、未焊透、氣孔、裂縫等焊接質量問題，會使焊接部位產生應力集中，機械性能下降。鍋爐安裝質量問題如管排排列不均勻、煙氣走廊較大、沒有在過熱器和省煤器迎風面和兩端彎頭布置防磨瓦等會降低承壓部件的使用壽命。此外，受熱面管子的拉鉤、管卡、管夾等管排固定裝置松動脫落造成管子與其周邊機械零部件互相碰撞、摩擦而導致的機械磨損，檢修過程中鋸割、焊接、氣割或修復管道時由于操作失誤損傷到其他管道而沒有及時發現或處理，造成管子的機械損傷也是四管泄露產生的原因之一。

（2）鍋爐在運行過程中，一方面由于燃煤本身中還有大量的飛灰，另一方面，省煤器的管排十分密集，煙氣中含有大量流速很高的飛灰粒子，這些粒子隨著爐煙不斷的沖刷受熱面管壁，使省煤器、低溫過熱器、低溫再熱器等發生磨損，影響管子受熱面的使用壽命。飛灰的存在還會引起受熱面積灰，若不及時清理，將使管子局部傳熱效果降低，金屬壁溫降低，在350℃以下的積灰還能吸附SO2，導致管子的腐蝕加劇。

（3）鍋爐給水中含有的鈣、鎂鹽類雜質，它們在受熱后產生了一系列的物理、化學變化，生成難溶的沉淀物，造成受熱面結垢或懸浮在水中形成水渣，嚴重阻礙管壁的傳熱效率，使受熱面金屬壁溫升高而過熱，以至燒壞爆管。[2]

（4）鍋爐受熱面長期運行在高溫環境中，會使四管表面金屬的金相組織產生變化，引起金屬材料產生緩慢的塑形變形，俗稱為金屬的蠕變，常表現為斷口處無明顯減薄的縱向破裂，金屬顯微組織中的碳化物形態逐漸變為球化狀態，形成蠕變孔洞、蠕變孔洞鏈，甚至出現蠕變損傷。電站鍋爐中，高溫過熱器、屏式過熱器和高溫再熱器等較易出現金屬的高溫蠕變，必須引起高度重視。

（5）過熱蒸汽器、再熱蒸汽器長期工作在高溫、應力、腐蝕介質下，管子外壁和內壁分別受到高溫煙氣和流動過熱蒸汽的作用，產生高溫氧化腐蝕，也就是通常所說的熔融鹽腐蝕，高溫氧化腐蝕可使受熱面管材過熱、變薄、老化，直至失效爆管，常發生在水冷壁管道。

（6）鍋爐受壓部件表面由于長期受到周期應力和應變的作用，導致疲勞裂紋產生、發展，并逐漸演變為疲勞損壞。根據疲勞損壞產生的機理可分為：腐蝕疲勞、低周熱疲勞、熱疲勞和振動疲勞等，疲勞損壞常發生在省煤器再循環管、安全閥管座、疏水管管座等附近區域。

（7）鍋爐運行工況的影響，如發電機組負荷率過低、頻繁啟停，火焰中心調整不恰當，過濾停止運行后管子快速冷卻等問題，對四管的使用壽命有著持續的影響，使承壓管機械性能下降，增加了四管泄露的概率。

（8）其他造成四管泄露的原因還有：防磨蓋板固定方式不正確、防磨蓋板脫落、管子與防磨蓋板的膨脹量不一致、管排固定裝置松動、脫落等。

4 預防四管泄漏的措施

（1）在電廠鍋爐安裝施工前，首先要組織現場技術人員詳細審查圖紙，及時向設計單位反饋圖紙中的問題，并跟蹤問題的解決。設備進場后對設備進行嚴格、周密、細致的檢查，對發現的技術缺陷及時向設計單位、生產廠商和監理反饋信息，共同協商采取有效的補救措施，嚴禁安裝不合格的產品。安裝過程中要及時收集、整理、歸檔所發現的問題，建立起準確完整的設備信息臺賬以及暢通的信息通道，為處理措施提供依據。

（2）建立健全防治鍋爐寺觀泄露檢查制度，專項考核制度和激勵機制，充分調動職工的責任心，明確運行人員、檢修人員的崗位職責，建立完善的獎懲制度。加強可預見性管理措施，及時發現和消除設備的各種缺陷，如防止金屬部件失效，建立設備技術檔案，掌握設備部件的變化和損耗情況，根據已有的經驗有針對性的提出防范措施。

（3）建立專業的金屬監督管理人員隊伍，避免由于檢修、檢查不到位及監督不力造成的事故。金屬監督管理人員要定期對受熱面進行變形、蠕脹和磨損情況進行檢查，加強對長期存在過熱問題的受熱面進行監督和控制，定期對高溫、低溫過熱器進行割管金相檢驗，仔細檢查水冷壁管腐蝕、內壁結垢等情況，及時采取行之有效的處理措施。

（4）加強對原材料的監督管理工作，為防止使用錯誤的鋼材和高溫緊固件備品，使用前要對鋼材進行光譜分析，對緊固件進行硬度復查，如需使用替代材料則必須經金屬監督工程師同意。

（5）大力推廣使用新技術、新方法增加設備使用壽命，完善防磨、防腐措施，如省煤器穿墻處、靠墻兩側添加防磨護板、水冷壁管外表面噴涂采用超音速新型防腐蝕材料等，安裝鍋爐爐管泄漏自動報警裝置以便及早對鍋爐爐管泄露的程度和區域位置進行測報。在高溫受熱面管子壁面金屬中預埋熱電偶以獲取不同高度的管子壁面溫度數據。[3]

（6）加強焊接管理，加強對焊接工人的培訓工作，嚴格執行相關焊接檢驗制度，切實加強焊工自檢、技術人員專檢探傷人員探傷的檢驗制度。

（7）提高磨煤機加載壓力，進一步降低燃煤煤粉細度，降低飛灰顆粒大小，鍋爐運行時要合理控制調節煙氣流速，盡量減小一次風壓力運行，減小飛灰流速，降低磨損量。此外，還要及時做好吹灰工作，防止產生煙氣走廊。

（8）鍋爐運行時，要嚴格控制好各受熱面壁溫范圍及鍋爐的各項參數，做好運行調整，在鍋爐燃燒和傳熱的前提下，控制好煙氣流速、減少水平煙道處過量空氣、嚴控爐膛負壓，及時調整風量保持送風和引風的均衡。要根據根據燃煤的特性合理選擇燃燒方式和調整燃燒角度，減少煙氣中的飛灰含量、嚴格控制管壁溫度、及時調整減溫水量，減少管子特別是過熱器管子的介質短路現象，避免風量過大或缺氧燃燒，嚴禁超溫、超壓運行，停爐檢修期間，要采取妥善的防腐措施。鍋爐啟停嚴格按照啟停曲線進行，當工況條件發生變化時，要加強監視和調整，并按照規定對各聯箱及膨脹指示器指示做好詳細的記錄。[4]

（9）及時采取有效措施減緩或改善受熱面的磨損情況，如果加裝防磨瓦、涂抹防磨涂料、噴涂防磨層、在空氣預熱器上面加裝防磨套管等，同時要定做檢查受熱面情況，及時發現易磨損部位的磨損狀況。

（10）定期對鍋爐進行排污，排除爐膛內的懸浮水渣和沉渣，經常性對受熱面進行吹灰處理，保持受熱面的清潔，防止產生爐內結垢、受熱面積灰、結焦等現象。

（11）加強給水品質管理，嚴格控制爐水的pH范圍穩定在9～11之間，有效控制管內的腐蝕，減少管內結垢，做好凝汽器的防漏、堵漏和防垢、防腐工作，定期采取熱力除氧和化學除氧手段將給水中的氧去除，提高凝結水溶解氧和給水溶解氧的合格率。

（12）建立和完善質量監督管理制度，從企業管理部門、車間到班組都要嚴格執行，對不符合質量標準和工藝要求的項目嚴禁接收。

5 結語

由于鍋爐四管泄露事故必須停止鍋爐的正常運行后檢修，鍋爐設備的安全穩定對火電企業的安全生產起著決定性的作用。防治鍋爐四管泄露的工作是電力企業長期的工作，要根據四管泄露的原因具體分析，切實加大人力、物力和精力的投入，提高各級人員的責任心，及時采取措施消除設備缺陷，保證鍋爐機組的安全穩定運行。

參考文獻

[1]王家璇.電廠熱力設備及其運行[M].北京：中國電力出版社，1997.

[2]原素芳.火電機組鍋爐受熱面管爆漏情況分析及對策[J].華中電力，2004（1）：36-38.

[3]火力發電廠鍋爐四管漏泄問題研究[J].四川電力試驗研究所，1997.

[4]樊建人，鍋爐和熱交換器的積灰、結渣、磨損和腐蝕的防止原理與計算[M].北京：科學出版社，2006.