鍋爐“四管”泄漏原因及預防措施

文連洋 區思君

摘 要：“四管”是鍋爐設備的重要承壓部件，而“四管”的爆破始終是火電廠安全生產的重大威脅，本文通過分析“四管”爆破的根本原因，并結合其它發電廠這一方面的成功經驗，提出防止“四管”爆破的綜合治理和預防措施。

關鍵詞：電廠鍋爐；四管泄漏；預防措施

1 前言

省煤器管、水冷壁管、過熱器管、再熱器管簡稱鍋爐“四管”，是鍋爐的主要承壓管件，也是火力發電廠鍋爐的重要設備之一，分別承擔著將給水加熱、蒸發、過熱的重要任務。在正常運行中，如果鍋爐”四管”發生泄漏，就只有采取強迫停運而進行搶修。“四管”泄漏是火力發電廠機組的嚴重威脅，“四管”隱患是火力發電廠機組的重大隱患。為了減少鍋爐非停次數，提高鍋爐運行的安全性和經濟性，我們必須堅持“預防為主”的方針，不斷摸索“四管”爆漏的特點和規律。不斷分析查找“四管”泄漏的影響因素并且制定有效的防范措施，對防止和減少鍋爐“四管”的爆漏具在重要的意義。

2 原因分析

“四管”泄漏是指鍋爐受熱面中的水冷壁管、過熱器管、再熱器管、省煤器管四種受熱面管由于過熱、腐蝕、磨損、焊接質量等各種原因發生破裂而泄漏，導致鍋爐事故停機。造成鍋爐“四管”泄漏、爆管的主要原因有以下幾方面：

（1）飛灰沖刷或機械磨損；（2）管材質量和焊接質量；（3）超溫運行；（4）應力集中或檢修工藝；（5）運行環境影響；（6）其它原因。

2.1 磨損是造成“四管”泄漏的首要因素

運行實踐表明，磨損泄漏爆管主要發生在省煤器、低溫過熱器、低溫再熱器等煙溫較低的尾部受熱面及噴燃器火嘴附近的水冷壁管。在省煤器、過熱器、再熱器三個主要對流受熱面中，省煤器的磨損最嚴重。因為省煤器管排布置密集，煙氣在其中有較高的流速。省煤器通常又是錯列布置，煙氣對錯列管束的沖刷比順列嚴重得多，而且省煤器處的煙氣溫度比較低，煙氣中灰粒相對較硬，這兩個因素使得省煤器磨損比過熱器及再熱器更為嚴重。如果爐煙中含有較多的灰粒，或在啟動鍋爐的過程中由于燃燒不完全而使大量煤粉隨爐煙跑向尾部，都會加劇對省煤器的磨損速度。低溫過熱器、低溫再熱器的磨損一般發生在局部位置，對 型布置的鍋爐來說，靠著鍋爐斜坡墻的管子、管子的穿墻部位、管子彎頭、管子與梳形卡的接觸部位等處都可能存在磨損現象。

使受熱面產生磨損的具體原因主要有以下幾個方面：

（1）防磨瓦或護板脫落；（2）煙速過高；（3）爐墻漏風；（4）煤質變化；（5）爐型影響；（6）吹灰磨損；（7）機械磨損

2.2 管材質量或焊接質量對鍋爐”四管”泄漏的影響

2.2.1管材質量差

如果管子本身存在分層、加渣等缺陷，運行時受溫度和壓力影響，缺陷擴大就會導致過熱器管爆管。例如：某電廠鍋爐低溫過熱器在使用中發生爆管，爆管開裂口呈桃形，開口處由于爆裂已明顯減薄。由爆口部位金相分析可知：該過熱器管爆裂是由于爐管材質較差，組織不均勻，為不完全正火組織，母材基體存在大量微觀孔洞，這些缺陷影響材料的強度，最終導致過熱器管爆裂。

2.2.2焊接質量差

在制造或維修中由于焊接質量不過關，在焊接部位產生應力集中和接頭機械性能下降，焊縫中存在氣孔、夾渣、焊瘤等會導致頻繁爆管。某發電廠鍋爐低溫過熱器在運行過程中發生泄漏，從爆管處宏觀檢驗表明，焊縫的焊接質量較差，焊縫根部存在大量焊瘤，泄漏點大多分布在焊縫熔合線及熱影響區內，金相檢驗結果表明，管束的金相組織是正常的，焊縫、熔合線、熱影響區的金相組織為粗大魏氏組織+鐵素體，組織極為粗大，是不正常組織。

2.3 超溫運行也是造成鍋爐”四管”泄漏的重要因素

金屬超過其額定溫度運行時，有短期超溫和長期超溫兩種情況，因此造成受熱面過熱爆管有短期過熱和長期過熱兩類現象，受熱面過熱后，管材金屬超過允許使用的極限溫度，內部組織發生變化，降低了許用應力，管子在內應力作用下產生塑性變形，最后導致超溫爆管。

受熱面短期過熱鍋爐受熱面內部工質短時間內換熱狀況嚴重惡化時，壁溫急劇上升，使鋼材強度大幅度下降，會在短時間內造成金屬過熱引起爆管。導致短期過熱的原因有：管內汽水流量嚴重分配不均；爐內局部熱負荷過高；管子內部嚴重結垢；異物嚴重堵塞管子；錯用鋼材等。

受熱面長期過熱鍋爐受熱面管子由于熱偏差、水動力偏差或積垢、堵塞、錯用鋼材等原因，管內工質換熱較差，金屬長期處于幅度不很大的超溫狀態下運行，管子金屬在應力作用下發生蠕變（管子脹粗），直到破裂。長期過熱主要發生在高溫過熱器的外圈向火面，低溫過熱器也可能發生。

2.4 運行環境對鍋爐”四管”泄漏的影響

（1）在運行中，未嚴格按運行規程規定操作，鍋爐啟停時未嚴格按啟停曲線進行，控制鍋爐參數和過熱器管壁溫度在允許范圍內；機組的頻繁啟停、負荷率低，造成機組爐管和焊口金屬疲勞，增加鍋爐的爆漏機率。鍋爐發生“四管”泄漏后均要求進行搶修，有時為了搶檢修時間，不得不在停爐后進行快速冷卻，造成對鍋爐爐管的材質性能下降，這樣的危害雖然現在還沒有顯現出來，但卻給鍋爐“四管”留下了重大隱患。

（2）火焰中心調整不當。使煤粉氣流偏斜，沖刷在水冷壁管上，管子減薄而發生爆管；

3 防止鍋爐“四管”泄漏的措施

鍋爐“四管”泄漏嚴重影響了火電廠的安全生產。近幾年來，許多廠家為此采取了多種行之有效的措施以防止“四管”泄漏，取得了可喜的成績，非常值得我們借鑒和學習。

（1）全面利用大修、技改工程、單項工程等機會對存在磨損大的設備進行大面積的更換。

（2）利用一切停爐機會對鍋爐承壓部件進行檢查，發現缺陷的管子及時進行處理。特別是邀請鍋檢站對鍋爐進行內部檢驗，及時處理檢驗中發現的問題，保證了設備的健康水平。

（3）完善防磨、防腐措施，采用新技術、新方法來增加設備的使用壽命。如省煤器穿墻處、靠墻兩側添加防磨護板，并補充完善管子上的防磨瓦，以加強防磨作用；水冷壁管燃燒區域內，特別是焊口位置，高溫腐蝕嚴重，為防止高溫腐蝕，采用噴涂新型防腐蝕材料的方法，解決了高溫腐蝕的問題。

（4）進行空氣動力場試驗。嚴格檢查噴燃器安裝角度、切圓是否符合實際情況，必要時根據實際空氣動力更換原設計傾角、切圓，嚴防氣流沖刷水冷壁管。

（5）運行中加強燃燒調整，組織合理的燃燒工況和恰當的火焰中心，以減少高溫腐蝕，減少煙氣溫度偏差和流量偏差。

（6）加強化學監督，每次大修嚴格按照化學的意見割管分析檢查內部腐蝕、結垢，并根據化學的監督意見進行換管。

4 結束語

降低或減少鍋爐“四管”爆破是火力發電廠的一項艱巨而長期的任務，對于大容量電站鍋爐受熱面，由于溫度、壓力水平高，系統結構復雜，受熱面積大，級數多，并且每一級并聯管子多，很容易發生各種因素的流量偏差和吸熱偏差而導致爆管。所以對于“四管”爆破的預防和治理也尤顯重要。

參考文獻

[1]佟鵬，安連鎖，姜根山，王玉清，董傳敏，彭鐵英. 鍋爐“四管”泄漏參數比較分析[J]. 鍋爐技術，2009，（02）：60-62.

[2]尹相雷. 電站鍋爐“四管泄漏”模糊識別方法研究[D].華北電力大學，2012.