探討鍋爐噴水減溫器管道泄漏問題和應對方法

李黃

（重慶市建筑科學研究院有限公司，重慶 400000）

0 引言

隨著社會的不斷發展，經濟也取得了長足的進步，對于電力事業也有巨大的發展。在這種大背景下，電力企業對于現代化的設施和設備有著較高的需求。為了有效減少事故的發生，保證電力企業能夠安全、穩定地進行日常供電，加強對電力企業的管理和維護，保障電廠的正常運行。

在火力發電廠的實際生產過程中，由于煤的不穩定性、給水溫度的下降和多余空氣的增多，使得再、過熱器的溫度超過了正常值。噴水降溫器由于其調節范圍大、慣性小、結構簡單等優點，在現代化的鍋爐機組中得到了廣泛的使用，然而，電廠中的噴水降溫器經常發生管道泄漏，因此，通過對其泄漏原因的分析，并結合數據和有關的工作經驗，找到適當的處理方法，對于保證電廠的安全、穩定、經濟供電有著十分重要的實際意義。

1 鍋爐水冷卻器板裂的成因

在大型鍋爐過熱蒸汽溫度調節中，普遍采用的是噴霧降溫方法。在2022 年初，一個鍋爐的工作時間為7245h，發現它的噴水減溫器出現了一些問題，鍋爐的右邊出現了發熱，其減溫的水量增大后，蒸汽的溫度偏低，減溫效果變差，同時還有漏氣的聲音。通過調節再熱蒸汽的溫度，在停用再熱器的降水后，發現上述情況得到了改善。

將該鍋爐停機，并對其展開了現場檢查，結果發現，此鍋爐的右后中冷器彎頭右側直管段與高溫加熱器導向管的下端焊縫有裂紋，右后中冷器彎頭直管段下端焊縫的內側坡口處損壞，此泄漏位置為噴水減溫器右側后彎頭下焊口直管段的內坡口，從現場觀察，泄漏部位的裂紋長度大約在5～6m。在對退刀槽進行檢測的過程中，可以看到其上存在著凹凸，其高度大約為1.5mm，在對直管段進行檢測的過程中，還可以看到在其內壁上存在著一道網狀裂紋，在進行了拋光之后，兩者之間的高度差在1.5mm 左右并沒有消失，而且在彎頭的內壁上還會出現一些細小的裂紋，接著進行檢測，裂紋的范圍比較大，在接近破口的5m 的位置。網狀紋也出現在1.5～2mm。爆口開裂情況如圖1 所示。

圖1 爆口開裂情況

噴水減溫機的最后傾斜位置，在焊口的管道段的下傾斜處其上部的退刀凹槽處，其中的圓弧過渡，其凹凸距離一般在1.5mm 以內，并與其內的削薄段與斜段之間的直段過渡并不連接，同時由于其外形不規則，使該部分的殘余應力水平上升，同時由于退刀溝槽的凹入，使墻厚部分的壁厚水平下降，使該部分的承載力水平下降，使得其內部強度也受降低，從而使單位體積的附加內部應力水平上升。開裂部位直管段內壁如圖2所示。

圖2 開裂部位直管段內壁

通過對開裂部分的分析，該裂紋的表面出現了大量的銹蝕產物，這種銹蝕現象是疲勞斷口中所獨有的一種“貝殼狀”花紋裂紋，它在裂紋上若隱若現，與疲勞斷口中的銹蝕現象基本一致，基本滿足了熱-力-應力型裂紋的特點，而在脆性斷口中，銹蝕產物充斥其中，并在高溫條件下頻繁出現銹蝕，并伴隨著氧化腐蝕，因此，該裂紋周圍的管線材質為未發生異化的珍珠母體和鐵素體珍珠母體，這可能是導致蠕變裂紋失效的主要原因。從裂紋的擴展形貌來看，噴水冷卻器右側后彎頭下部焊孔直管段的內倒角在支撐槽中有一個高約1.5mm 的凹凸弧過渡，錐形段和傾斜段及其內直管段之間的過渡不連續。由于其形狀不規則，使此部分的應力水平升高，凹槽的凹部在壁厚方向上減小了壁厚，從而減小了部件的承載能力，同時也影響了部件的剛度，增加了單位面積上的附加應力。

通過對失效試件的顯微組織進行觀察，發現其熱疲勞破壞所導致的裂紋與水冷卻冷卻器表面的裂紋非常類似。這種裂紋的出現是因為過熱器在高溫下運行，導致里面的加熱蒸汽溫度過低，與外面的蒸汽溫度偏差過大，導致集熱器內的溫度波動較大，從而更容易受到熱負荷變化的影響。

此外，裂口呈圓鈍狀，略帶尖角，這是對彎曲管內壁上有一定影響的重要證據[1]。

避免熱水與冷卻器外壁過高溫差的產生，在冷卻器中安裝了一個額外的噴水裝置（噴管）和冷卻器內襯，從而更好地保護了溫度的交流應力。由進料泵吸入的中間階段從過熱蒸汽中獲取過熱水（溫度約為155℃），來自低溫中間單元的蒸汽溫度為470℃，可以看出，如果鍋爐的噴水減溫器沒有問題，那么其管壁的溫度應為470℃。在后來的應用中，鍋爐噴水減溫器的簡體變得很短，比之前的6m 縮短了將近2m，雖然使用了多孔噴嘴，但是因為加熱的時間長，加熱面積小，所以在瞬間噴入的減熱水量過大的時候，減熱水不能充分的混合和霧化，它的工作效果比理想的要差。這樣，導致過冷器后的彎管外側環境較冷，因此，管道內壁的溫度在該區間內突然下降，但是外壁的溫度偏高，造成較大的溫差，使熱水的連續流動減少，造成較大的熱負荷。每次投入都會造成熱疲勞損傷，而且在使用過程中積累，所以，就會出現裂紋，裂紋形態為叢狀或網狀。下部直管段內部網狀裂紋如圖3 所示。

圖3 下部直管段內部網狀裂紋

在這一部分的鍋爐中，出現了一道裂縫，從這一部分的裂縫中可以看出，這一部分的裂縫就是因為上述原因而出現的。由于鍋爐噴水冷卻器存在缺陷，對再熱蒸汽溫度的調節效率不高，此鍋爐采用的是尾部擋板對再熱蒸汽的溫度進行調節，此類方法存在滯后性，并且靈敏度低，同時也增加了噴水冷卻器中的噴水量，由于質量和技術都存在問題，而噴水冷卻器及其調節閥都是調節工具，它也存在著某些缺陷，會造成蒸汽溫度的變化，因此，分水器和與其相連的直管會受到較大的交變應力，也會影響水流量。管道設計存在缺陷，因為水射流噴射器的混合距離太小，水不能吸收足夠的熱量，導致加熱后的水蒸發不完全，使集熱器長期受到水錘和熱交變應力的影響。

高壓加熱器保養得不夠好，運轉不暢，造成了再熱蒸汽的溫度過高，但是在熱氣的擋板又不能開得過小，造成了降熱水量過大[2]。

從維修工藝方面來看，由于刀槽的不平滑，影響了彎道過渡口的應力，所以，這是管道系統的薄弱環節，如果噴水流量稍微大一些，在水的沖擊作用下，由于溫度變化引起的溫度變化，會導致軟弱連接出現裂縫，從而導致滲漏。為了避免因熱損耗而引起的裂縫，必須通過3 種方法來減少內部和外部之間的熱差異。

2 解決辦法

鍋爐噴水減溫器管道泄漏的預防和解決辦法：鍋爐噴水減溫器管道泄漏的預防和解決辦法：加強安裝、定期檢修、正確使用及備件準備可以有效地預防和解決鍋爐噴水減溫器管道泄漏的問題。鍋爐噴水減溫器是鍋爐中必不可少的安全設備，其主要作用就是降低鍋爐的溫度，保證鍋爐的安全運行。在使用鍋爐噴水減溫器過程中，管道泄漏問題是一個經常會發生的事情。管道泄漏不僅影響了鍋爐運行的安全，而且還會產生大量的廢氣，導致環境污染。因此，為了確保鍋爐能夠正常運行，必須采取措施解決管道泄漏問題。

2.1 操作環境的改進

分析鍋爐的正常運行各項相關數據，應控制減溫水的水量，減溫水量太大，在管道中的減溫水無法吸收到足夠的熱量，沒有被徹底的霧化，避免了管道的熱疲勞損傷和裂紋。所以，適當地調節降溫水的噴入量，對于降溫裝置的操作和維護非常有益。

另外，高溫壓力加熱器的正常運轉，能有效地吸收減溫水的熱量，并能有效地提高其溫度，雙煙道的煙幕要維持良好的調整狀態，在再熱器出現超溫時，可以及時地調整。改造現有的噴水降溫器閥“門”，通過壓力差調整閥門，可以有效地調整降溫水溫，這種調整可以持續進行。同時，由于噴水減溫器閥門內漏，導致熱蒸汽的溫度不能得到及時有效的調整，所以，必須防止其內漏，一經發現，立即處理。

2.2 機構設計的變更

改進噴水減溫器和它的管系結構，可以延長加熱的管道的長度，使得彎頭前的減溫水可以被完全汽化，可避免過冷卻器歧管內外的溫差，減少歧管上的可變熱負荷[3]。

2.3 操作和維修

首先，每個操作員都要按照有關規程的要求，嚴格控制自己的操作，例如，雙煙道排煙系統是控制再熱蒸汽溫度的重要手段，在此基礎上，要預先判斷減溫器的噴水系統是否會發生變化，在設定的過程中，采用排煙系統來控制再熱蒸汽的溫度，以減少減熱水的用量。

其次，在維修工藝方面，可以用打磨的方法，用來消除彎頭焊接處的凹陷，使其過渡更平滑（這是必須要做的，因為這是在高溫高壓管線中十分關鍵的）以免出現渦流，造成熱應力過度集中。

3 結語

綜上所述，對于鍋爐冷卻器管漏液，應從多個角度進行分析，并提出相應的對策。考慮到鍋爐噴水減溫器對鍋爐生產工藝的重要作用，每個公司都要加強對設備的保養與檢查，及時發現問題，并對其進行處理，保證設備的正常運轉。

另外，在解決鍋爐冷卻器管滲漏時，應采取相應的安全措施。如果管線發生泄露，有可能引起爆炸等重大事故，必須先做好緊急的安全工作，然后才能疏散現場的人員。同時，要立即向上級機關或相關機構報告，并在第一時間啟動應急計劃，采取合理的對策，來控制事態的蔓延與影響。所以，企業必須要有健全的安全管理體系，才能有充足的準備來應付各種突發事件[4]。

對于管道滲漏，必須嚴格執行各項作業規程，保證安全和環境保護的各項要求。比如，要有足夠的保護措施，以避免泄露的材料對地下水及土壤造成污染。如果滲漏較大，應立即安排專門的工作人員采取專門的方法對滲漏部位進行清理、處理。同時，企業要對廢料進行合理的處置，并嚴格按照有關規定進行廢料的分類處置，避免產生二次污染。另一方面，公司也可以從技術上尋找解決漏油問題的辦法。如采用PLC 技術實現了對水槍的自動化，從而減少了手動操作，同時也避免了因誤操作而引起的水管滲漏等。同時，在鍋爐及管路的設計階段，要注意線圈滑套、管壁材質及接頭形式的選擇，將可能出現的事故因素降至最低。而在鍋爐的生產工藝中，應該注重對水質進行控制，防止水垢、沉積物等物質對管道產生腐蝕和磨損。

在實現冶金、石油、化工及電力等重要行業的生產過程中，鍋爐噴水減溫器的穩定運行起著非常關鍵的作用。但是，在運行中經常會出現諸如管道滲漏等問題。所以，企業要加強對鍋爐噴水降溫器及與之有關的管道的安裝、檢修和維護，確保順利工作，防止由于管理和技術方面的原因而造成的失效和泄漏。尤其是在生產過程中，要對安全問題始終保持高度的重視，要對相關的安全措施進行嚴格的制定并落實，保障人力和設備的安全，為公司的長遠發展創造出更多的財富和價值[5]。

在實踐中，我們還要遵守工作規則，遵守環保要求，避免泄露材料對土壤和土壤造成污染，并對其進行及時的清理，保障企業的長遠發展。所以，只有嚴格遵守各項規定和要求，并逐步提高企業的安全和技術管理水平，才能更好地利用鍋爐噴水降溫器的優點，保證生產設備的穩定運行。