火电厂锅炉受热面爆管分析及解决措施

火电厂锅炉受热面爆管分析及解决措施

刘帅

大唐鲁北发电有限责任公司刘帅

摘要：火电厂的锅炉受热面爆管原因、表现的形式都是复杂多变的，涉及到设计、安装、检修、制造、运行等各个方面，这就要求我们在不断总结经验的基础上采取综合防范措施，进而最大程度的减少锅炉受热面的爆管事故发生。根据相关统计结果表明，在火电厂锅炉运行的的各类事故和故障当中，受热面"四管"的爆破所占的比例高达到30%以上，这不但极大地影响了锅炉的正常运行和使用寿命，同时也对火电厂的社会、经济效益造成了巨大的损失。因此，对于防范火电厂的锅炉受热面爆管研究已成为了一个热点问题。本文基于锅炉受热面爆管的因素分析，提出了相关的解决措施。

关键词：火电厂；锅炉；受热面；爆管；分析

截至目前，火力发电仍然是生产电能的主要方式。大型火力发电厂的锅炉是煤炭的化学能转换为高温高压蒸汽热能的能量转换设备。为了实现能量转换效率，煤粉要在很短的时间里完成燃烧过程，煤炭被专门的设备磨制成极细的煤粉，燃烧产生的高温燃烧产物的热量通过一系列的热交换设备的受热面传递给在管道里的水或者水蒸汽。

1积灰与清灰1.1锅炉受热面积灰及影响由于燃料中含有不可燃成分，统称为灰分，在锅炉燃烧过程中，灰分被析出，一部分沉积在受热面上，另一部分随烟气带出锅炉。沉积在锅炉受热面上的灰，有两种形态，即积灰和结渣。所谓积灰，指的是温度低于灰熔点时灰沉积物在受热面上的聚积，一般多发生在锅炉炉膛出口至空气预热器段的对流受热面上。所谓结渣，指的是熔化了的灰粘附在受热面上，一般多发生在炉膛、屏式过热器、炉膛出口等高温受热面。积灰、结渣受物理因素和化学因素的交替相互作用，生成过程十分复杂，按积灰、结渣的特性来分类的方法繁多。现仅按积灰强度来划分，可分为松散性的积灰和粘结性的积灰，积灰结渣部位多数发生在锅炉出口水平烟道及尾部竖井烟道的受热面管壁上。

1）.松散性积灰对单根受热面管而言，松散性积灰发生在两个部位，一是迎向烟气流的正面上，在烟气速度很小、飞灰颗粒很细时飞灰才会形成松散的沉积层，并且为颗粒较大的灰所破坏而减薄。

当煤粉细度和锅炉负荷不变，运行稳定的条件下，这一薄层将在一定的时间内达到动态平衡；另一个积灰部位是在受热面管的背面，也是积灰最为严重的地方。由于受热面管的背面处于烟气涡流区，形成松散的楔形积灰，并与受热面管一起构成流线型，因此，不会增加烟气的流动阻力。

2）.粘结性积灰它主要是在受热面管子的正面形成，并迎着烟气流成梳形状生长，它不像松散性积灰那样到了一定的积灰程度就停止了生长，而是随时间的增加而增长。积灰严重时在受热面管间搭桥，堵塞烟气通道，增加烟气流动阻力，锅炉不得不被迫减负荷或停炉清灰。

锅炉受热面积灰是不可避免得普遍现象。受热面积灰后使传热热阻增加，管内工质的吸热量减少，排烟温度升高。据计算，锅炉排烟温度每升高10℃，锅炉热效率约降低0.5个百分点，相当于一台300MW机组锅炉损失标准煤若干吨（要计算一下）。同时，因受热面积灰使管壁金属超温，对锅炉安全运行造成威胁，因此，锅炉吹灰势在必行。

1.2传统清灰方式及存在的问题1.2.1蒸汽吹灰国内外蒸汽锅炉受热面吹灰广泛采用蒸汽吹灰的原因之一是由于低压蒸汽的获得比较容易，其二是，蒸汽吹灰能起到“立竿见影”的效果，特别是粘结强度高的灰渣、熔融灰渣都能有效地被清除。它是利用蒸汽射流的动能，直接作用于灰渣的表面，冲击动压可达到2000Pa，灰渣可迅速地被吹离受热面，排烟温度即吹即降，有非常“明显”的吹灰效果，因此，旋转式长短干蒸汽吹灰器在吹灰领域仍然占着统治地位。但是，蒸汽吹灰也有它不利的一面。

2振动与声2.1声音我们的周围是充满声音的世界。

街道上车声隆隆，工厂里机器转动的轰鸣声，大自然中风声、雨声，海洋里波涛的怒吼，总之，在我们地球上声音是无处不在。那么，声音究竟是甚么呢？它是如何发生又是如何传播的呢？

2.2振动与声我们向平静的湖水水面投下一颗小石子，可以看到以石子投入点为中心的水波向周围传播开去，这是由于小石子打击湖水，使其石子周围的水发生了振动，水的振动又牵连到临近水的振动，于是水波就由近及远的传播出去了。以石子为中心高出水面的近似同心圆的部分最高点叫波峰，凹下去的最低点叫波谷。表面上看起来，好像水以石子为中心传到远出去了，其实不然，水分子只是在原地上下振动，与波的传播方向垂直，这种波叫横波。

我们敲击一下音叉，它就会一来一往地摆动，人的眼睛是看不见这种摆动的，只能听见清脆悦耳的声音。这个有规律的摆动叫振动。音叉往返一次算作一次振动，每秒钟振动的次数叫频率，用f来表示，单位是赫（HZ）。人的耳朵能听见的声音频率是20～20000赫，低于20赫德声波叫次声波，高于20000赫的声波叫超声波，人的耳朵听不见次声波和超声波。

在声波中，两个相邻的密集或两个稀疏之间相同位置的距离叫波长，用λ表示，单位是米（m）。声波波长λ，声速c，频率f是声波的三个基本量。

在常温和标准大气压下，空气中的声速是344m/s。

3声波清灰3.1历史回顾二十世纪初，瑞典人和英格兰人就知道用枪声清除家庭烟囱内的积灰，七十年代瑞典人MatsOlsson博士成功研制了声波清灰器，并得到迅速的发展，在欧、美、日等工业先进国家的锅炉清灰中首先得到推广应用，获得了不错的清灰效果和社会经济效益。八十年代末，由中科院声学所的专家们将声波清灰技术引入我国，并在电站及石化系统的锅炉上进行应用性试验，取得了很好的效果。目前我国从事声波清灰技术的研制、销售的公司约有10多家，声波清灰器的型式也多种多样，用户已达100多家。

达波公司的技术人员与中科院声学所钟高琦教授于1995年开始声波清灰器的研制和应用试验，将研制的成果应用于电站及石化系统的不同容量锅炉上，取得了成功的经验，也有失败的教训。

3.2声波清灰原理及特点声波清灰是利用声场能量的作用，以清除锅炉受热面上的积灰。声场能量由压缩空气在特制的发声器中转换为声波而获得。锅炉烟气中含有极细的灰粒，在没有声波作用的情况下，它们很容易粘积在受热面上，当声波以烟气作为传播媒质时，这种粘积现象被减弱或者不可能存在，这是因为；1）.烟气与受热面接触的近壁面边界层中灰粒在声波的高频率、周期性的“推拉”作用下始终处于悬浮状态，灰粒没有机会粘附到受热面上。有一个类似的例子，我们在海边或河边水可以看见水与沙滩的分界面上，水波周期性地将沙粒推上倾斜的沙滩，然后又迅速地把它们拉回水中，沙粒得不到瞬间“安静”的机会，很难沉积下来；2）.由于声波具有直达、反射、绕射的特性，使声波充满整个清灰空间，因此，在受热面管的四周均有声波存在，清灰不留“死角”；3）.对于受热面已粘积的灰，在声波周期作用下，可使积灰附着层疲劳而破裂。

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