火電廠鍋爐“四管”泄漏的成因和防治措施

國家能源集團山西神頭第二發電廠有限公司 李 力

1 火電廠鍋爐四管泄漏的成因

1.1 受熱面溫度過高

“四管”具體指再熱器、過熱器、省煤器、水冷壁。在生產運行中，長時間溫度過高是造成再熱器爆裂的主要原因。當長時間的超高溫度加熱再熱器時，將導致再熱器發生高溫蠕變現象，且其變化會隨著溫度的持續升高而加劇，最終導致再熱器出現爆口。爆口附近表現為開口度不大但有眾多平行的軸向裂紋。隨著高溫的持續加劇會使爆口處發生高溫氧化，進而出現脫碳現象，同時伴有氧化皮附著在表面。此外短期超高溫度也會造成一定程度的再熱器爆裂現象，尤其是在反復的超高溫度作用下再熱器管壁會出現應力疲勞現象，引發再熱器管壁出現口徑較大且撕裂狀的爆口，爆口邊緣光滑且質薄，同時爆口附近的管子表現出一定加粗且外壁呈藍黑色現象。

1.2 氧化皮的產生及脫落

過熱器處發生爆裂現象也較為常見，在大型火電廠中鍋爐的主蒸汽溫度常可超過570℃，會使過熱器受熱面內部流動工質中氧的成分變高，加速了氧化皮的生成。其溫度變化速度越快則氧化皮形成的速度也越快，并出現快速脫落現象。這些脫落的金屬氧化皮將會在過熱器受熱面管道的U型彎處發生聚集，從而減小了過熱器的流通口徑，如此循環往復將導致其出現爆管現象。

1.3 受熱面出現磨損

在眾多“四管”爆裂的原因中，因受熱面磨損而發生爆裂最為常見。磨損原因可分為四類：

鍋爐內煙氣和飛灰沖刷管道造成磨損。當鍋爐管處于高溫作用下，煙氣通過鍋爐管時，會使鍋爐管排內的各種顆粒加速運動并對鍋爐管造成一定沖擊，導致被沖擊部位變薄，長此以往鍋爐管出現爆裂；焦塊及結渣的形成也會造成受熱面出現磨損。為避免灰粒對管道的沖擊、提高鍋爐的使用效率，可對管道定期進行吹灰，但在吹灰器運用不當的情況下，將造成受熱面磨損或結焦情況的出現，導致鍋爐管爆裂。

吹灰器故障。在使用吹灰器的過程中，若其出現故障導致其長時間對某處吹灰，將會導致該處受熱面磨損。同時吹灰器若疏水不充分也將導致被吹灰處含有大量的水蒸氣，進而使受熱面出現應力疲勞現象，最終導致爆管現象發生；燃燒器的對沖及卷煙會使受熱面出現磨損。對于燃燒器對沖布置的鍋爐，若鍋爐中存在配風不合理現象，則易使燃燒器周圍水冷壁出現磨損或超溫腐蝕現象。當燃燒器兩側的風壓不同時，對沖的煤粉混合物將會沖擊壓力較低的一側，進而沖刷該側的水冷壁并在其附近燃燒。當風壓變低，對沖后的高溫煙氣將會形成一個高溫卷吸區圍繞在燃燒器附近，導致其附近的水冷壁因高溫腐蝕而出現爆裂現象。

1.4 化學腐蝕及結構應力

化學腐蝕根據其受熱面的位置不同可分為外腐蝕和內腐蝕兩種。外腐蝕通常是靠近爐膛側由于一些諸如鐵硫化物、硫化物等化學物質附著在其表面，在高溫的作用下會使金屬表面發生凹凸不平的現象，最終由于受熱不均勻而發生爆裂；內腐蝕是由于受熱面內部流動的物質不符合標準，存在著水中氧含量不足及pH值數值不對的情況，使得受熱面內壁出現腐蝕現象，進而其內壁出現薄厚不均的情況、出現爆裂。此外，鍋爐“四管”會在運行和啟停過程中反復受到拉縮應力作用，其作用力若超過其最大承載能力，則會出現相應的脆性斷裂現象。導致其產生的原因有很多，如受熱面處的氣溫、煙溫在運行的過程中會出現大幅度增降現象，風煙控制不合理也將使管道受熱面發生明顯的振動。

2 火電廠鍋爐四管泄漏的防治措施

2.1 控制溫度

超高溫度是鍋爐四管發現爆裂現象的重要原因之一，要有效防止鍋爐發生四管爆裂控制受熱面溫度是關鍵，可從兩方面入手：通過運行人員在機組啟動過程中進行控制。在鍋爐進行干濕態轉換的過程中，運行人員需及時對鍋爐燃燒情況及控制給水流量情況進行調整，降低鍋爐在此過程中干濕態間變換的頻率。同時需把控好燃料的水煤比例，水煤比例的不同燃燒產生的熱度也不同。另外要控制好鍋爐在運行中的升溫升壓速度，降低各受熱面的溫度差，防止鍋爐出現局部過熱的情況。最后要密切關注燃料的燃燒過程及給水情況，防止此類工作疏忽造成受熱面超溫。

從鍋爐維護人員的控制過程入手，在滿足燃料正常燃燒、各控制系統都穩步運行的情況下，需對風煙系統的關鍵測量進行檢測和校驗、對氧量及總風量等關鍵測點進行及時消缺和優化，使其測量的數據能有效反映燃燒過程實際情況。此外還需對鍋爐管壁進行定時排查，及時監控超溫現象，同時保證管壁受熱面的溫度測點布置合理，以提高運行人員的工作效率。需力求優化整個機組各輔機的調節性能及自動投入率，防止由于人為因素造成數據波動及停機。

2.2 控制氧化皮的產生

氧化皮的產生是不可避免的，想要有效避免氧化皮對鍋爐爆管的影響，在機組運行中需做到減緩氧化皮的生成，同時控制其剝落。在檢修維護時需做到加強檢查力度，并對機組運行過程中產生的氧化皮及時清理。具體來說，減緩氧化皮的生成，需做到在機組啟動停運及處理事故的過程中嚴格控制氣溫、氣壓的升降速率，并控制好沖洗水的品質。若發現氧化皮產生較多，則需利用旁路系統對再熱器、過熱器受熱面進行清洗，保證蒸汽段不產生氧化皮。另外在進行鍋爐燃燒調整時，尤其是在調峰及事故處理的過程中，需控制好氣溫、氣壓的變化情況，防止其出現蒸汽參數反復變動情況。

在維修方面，需及時清理及換管。通常對于停運三天及以上的鍋爐，需對其管道進行針對性的檢查，對于過熱器U型彎頭及易出現超溫的管道進行重點檢查。可通過對其管道進行拍片處理，以觀察管道內部氧化皮的堆積情況。還可對其進行測量以檢查其厚度，同時利用內窺鏡來觀察管道內部氧化皮的脫落情況。做好及時的清理工作，針對情況嚴重的管道進行換管處理。

2.3 控制受熱面磨損程度

控制受熱面的磨損程度需依靠控制磨煤機磨煤細度實現。對于磨煤機的運行情況要嚴格把控好，防止爐膛內部火焰中心上移。同時要合理設置吹灰器的蒸汽參數，使得吹灰區域能對結焦部位進行全覆蓋，并依據實際結焦程度設置吹灰器個數。在鍋爐的運行過程中，需保證鍋爐吹灰系統能有效清除受熱面結焦，以降低對鍋爐管的腐蝕度。

2.4 控制化學腐蝕及結構應力

對內腐蝕的控制主要體現在對水中氧含量及pH值數值的控制，尤其是在鍋爐啟動時要嚴格對鍋爐進行冷、熱態沖洗。在運行過程中需對水、蒸汽的品質定時檢測，防止不符合要求的水及蒸汽對受熱面造成腐蝕。機組停運后需及時對鍋爐進行保養工作。控制外腐蝕主要是通過采用與鍋爐煤種相近的燃煤，減少不良硫化物的產生，從而進一步控制其對受熱面造成腐蝕。

對結構應力的防控主要體現在鍋爐運行過程中，需避免相關參數出現大幅變化及風煙對受熱面造成機械振動；在運行中盡量減少不同受熱面間的熱度差，使受熱面溫度趨于均勻。通過對吹灰蒸汽參數的調整，使其對受熱面的沖擊程度變低，都可有效降低應力對受熱面的破壞程度。鍋爐停運后需對鍋爐受熱面進行檢查，對于由于集中應力作用而出現疲勞的部分進行維修，以保證后續鍋爐能夠正常運行。

3 對火電廠鍋爐四管的有效管理

完善工作制度和標準。火電廠管理和技術在一定程度上得到發展，但在發展的過程中也出現一些問題，相關的制度體系沒有建立健全，如在電廠“四管”防磨防爆方面沒有建立完善的處理機制，導致在發生“四管”爆裂事故時相關工作人員不能有效地開展防爆救援工作，造成火電廠出現嚴重的經濟損失。鑒于此種情況，每個火電廠需結合各自的生產設備的實際情況，制訂出符合自身發展且完善的工作制度和生產規程。尤其注重“四管”防磨防爆制度的建立，并讓日常工作體系化開展，為運行和維護人員能更好開展工作提供有效地保障。

搭建專業團隊。鍋爐四管爆裂發生的原因涉及方方面面，其內容包括金屬材料、化學反應、熱力工程等多個專業的知識；其運行過程中涉及設計、組裝、維護保養、調試運行等多個業務單位。基于這種情況，使得“四管”的防磨防爆工作具有較強的專業性。為了能夠更好地防止“四管”出現爆裂現象，搭建一個經驗豐富、實力超強的工作小組尤為關鍵。通過小組的建立，制定出一套針對本廠“四管”防磨防爆方面的制度范本，相關工作人員在日常工作中嚴格依據此范本開展工作，能夠使“四管”防磨防爆方面的專業技術和經驗得到傳承。

建立和健全設備的技術檔案。同一型號的兩臺鍋爐設備在運行過程中出現的問題也不盡相同，因此針對不同鍋爐建立一套完整的“四管”泄漏專項檔案，有利于對其實行泄漏分析。鍋爐在運行中，需要對每次出現的問題進行詳細地記錄。記錄的方式具體可分為對出現泄漏的位置拍攝圖片、測量其爆口尺寸，及對爆口金相進行分析等。針對“四管”出現泄漏的情況，還要對爆口產生的原因進行分析并提出相應防范措施，并將以上所有分析結果全部記錄下來。對于尚無法找出爆管原因的事故，需記錄下來其發生經過及裂口形狀，并在日后的工作中持續追蹤，直至找到原因。

發揮主動性，不斷創新工作方式。雖然相關工作人員在積極防止鍋爐“四管”發生爆裂，也為此做了很多努力，但在鍋爐“四管”防磨防爆工作中依然存在著巨大的困難，讓相關工作人員不時喪失信心。為了突破以上困境，需要相關工作人員積極發揮自己的工作主動性、不斷創新工作方式，向在這些方面做得比較好的電廠學習經驗，并將學到的東西結合自身實際情況加以融合和轉化，形成符合自身電廠的一套“四管”防爆裂機制，以此運用到防磨防爆工作中。