電廠鍋爐四管泄露原因分析及應對措施研究

張亞洲

(陜西德源府谷能源有限公司，陜西 府谷 719400)

1研究目標

建立四管泄漏智能管理系統這一精細化、可視化、實時化、網絡化技術管理平臺，實現管理要求與實際應用相一致。首先對鍋爐本體設備實現全方位、全過程的監督管理，實現管理與監督相互融合的在線控制；通過過程的控制和數據的可用性整合，實現科學有效地安排檢修項目，不過檢、不失檢，降低了檢修成本。根據現場實際檢查出的問題，生成缺陷單自動推送相關人員，根據缺陷觸發生成檢修工單，完成缺陷處理后形成缺陷閉環；將鍋爐已裝有的泄漏報警裝置監測數據接入系統，統計分析相關數據。通過實時獲取鍋爐受監部件的溫度、壓力和負荷，記錄鍋爐啟停時的溫度壓力曲線、鍋爐運行時的超溫超壓情況、超溫曲線等數據，進行技術數據評估比較和定量分析，推送檢修建議。

2火力發電廠鍋爐四管的泄漏原因

2.1化學腐蝕

根據化學腐蝕部位的不同，可以分別將化學腐蝕分為內管腐蝕和外管腐蝕兩種。其中，造成內管腐蝕的主要原因在于水冷壁管內通過的水中含有許多化學成分，使得水中的含氧量和pH值超出標準范圍，容易腐蝕管體內壁，進而造成管體損傷或與管體發生化學反應，在水壓力的作用下，易發生鼓包或裂開等情況，進而出現泄漏。而外管壁的腐蝕則是由于管壁的受熱面靠近鍋爐一側，鍋爐燃燒后產生的硫化物、氯化物、氧化物等化學物質在高溫的影響下與外管壁發生化學反應，使外管壁的金屬被腐蝕，導致表面整體厚度變得不均勻。最后，因為受熱不均、時間過長而導致爆管。

2.2超高溫和氧化層的產生、脫落

超高溫分為長時間超高溫和短時間超高溫2種情況。長時間的超高溫會使管體的受熱面在高溫的影響下發生熔化，溫度越高，金屬材料的熔化速度就會越快，并且在熔化過程中四管很容易形成爆口或裂紋并伴有氧化皮的產生和脫落。而短時間的高溫則會使管的承受能力發生較大差距，從而因溫度差較大而發生爆管，若此時管壁存在爆口，則可能會將其呈撕裂狀快速張開，造成嚴重事故。

3鍋爐四管泄露應對措施

3.1水質控制及腐蝕物質控制

嚴格控制通過四管的水質，確保水的pH值和化學成分含量始終保持在安全范圍內，從根本上減少四管的腐蝕現象，同時在滿足pH值和化學成分含量安全范圍的情況下，還需要保證化學元素含量，但由于火電廠鍋爐的復雜性，必須保證壁管的受熱均勻性，以避免管壁破裂。

對氧化皮的生成和脫落加以控制，總的來說就是要減緩氧化皮的生成，控制脫落，加強對氧化層的檢查，及時清理和更換。具體手段為：在人工可操作的地方進行人工清理，在人工操作不到的地方，采用能夠清除氧化皮的清洗水，最后要加強對工作人員的管理，嚴格監督鍋爐的受熱情況，并按時對鍋爐四管的膨脹、磨損情況進行相應記錄，加強對燃燒區域內水冷壁管的高溫區域、嚴重腐蝕區域、磨損區域和脹粗、鼓脹等區域的重點檢查，及時更換受損嚴重的水冷壁管。

3.2智能管理系統的應用

3.2.1 鍋爐“四管”三維可視化模型

建立基于鍋爐三維可視化模型，利用先進的3DMAX技術，通過三維建模構建鍋爐1∶1高保真模型，將鍋爐內受熱面管子、集箱、焊口、支吊架、四大管道、連接管道等設備進行三維繪制，并關聯設備的基礎臺賬信息、檢修信息、泄爆信息、超溫信息、機器學習預測信息等，通過三維的方式關聯展現，建立與數據庫相關聯的三維數字化模型，實現機組設備的計算機數字圖形化管理，方便管理人員直觀查看設備信息及預測風險位置。

3.2.2 “四管”狀態、風險、壽命評估壁溫狀態監測

超溫統計。超過溫度上限的測點超限級別、累計時間、超限次數、累計風險查詢和導出。其中，累計超溫風險是在線監測評估系統的一個核心功能，通過對超溫記錄的計算，評估鍋爐管子目前的狀態；超溫記錄。建立某個管子超限歷史清單，包括超溫的開始時間、持續時間、超限級別、幅值等，查看趨勢圖。

氧化皮風險預控。氧化皮脫落模型是在線監測評估系統的另一核心應用，根據溫度變化的頻率和幅度，通過氧化皮脫落模型計算出受熱面內部氧化皮脫落量大小。通過模型計算，及時預測高溫受熱管內氧化皮堆積情況，大大降低由氧化皮堵塞而造成非計停的概率；風險及壽命評估。系統配置當量溫度、當量應力的計算方法和殘余壽命計算模型。實時監視部件下評估點的壽命狀態和當前壽命最低的評估點信息。

數據中心架構。基于全廠對于安全生產及設備管控的需求，系統構建了設備模型數據、生產過程數據、企業管理數據融合應用的數據倉庫系統，由實時數據庫、關系數據庫、三維模型庫組成。發電生產過程工藝數據由SIS系統負責從各DCS系統采集存儲至PI實時數據庫，各子模塊在線監測數據通過在線采集平臺采集存儲至實時數據庫，不具備自動采集條件的非實時數據通過表單填報平臺采集存儲至Oracle關系數據庫，三維模型數據通過建模過程生成三維模型存儲在三維模型文件庫中。

4結語

鍋爐管中水蒸氣富含O、Na、S、C1元素，具有腐蝕性，在高溫作用下容易引發應力腐蝕。鍋爐管內側焊縫余高太高，焊趾角度尖銳引發應力集中，加上高溫應力腐蝕，在內側焊縫處形成裂紋并貫通到表面，使得水蒸氣在壓力作用下得以溢出。建議降低焊縫余高，增加焊趾過度角，以減少應力集中，此外提高水蒸氣的純凈度，避免應力腐蝕，可以有效防止鍋爐管裂紋的形成。