锅炉受热面管线泄漏原因分析及应对措施

锅炉受热面管线泄漏原因分析及应对措施

王磊赫帅王玉海

大庆石化公司热电厂黑龙江大庆163714

摘要：燃煤锅炉过热器、省煤器、水冷壁运行中发生爆破泄露现象，会造成停炉事故，要有相应的预防措施，通过运行监视调整等方面的方法，来提高锅炉安全运行水平。

关键词：锅炉；泄漏；措施

1过热器爆管泄漏的原因及预防措施

受热面超温和焊接质量差是造成过热器爆管的主要原因影响过热器运行中爆管的根本原因有：过热器爆管中由于腐蚀约占17％，过热器爆管中由于磨损约占8％，过热器爆管中由于焊接质量约占27％，过热器爆管中由于金属过热造成的爆管约占18%，过热器爆管中由于其他原因占30%，下面我们分析过热器爆管原在焊缝熔合区内存在粗大魏氏组织、大量非金属夹杂等缺陷而造成的。

管材质量差如果管子本身存在分层、加渣等缺陷，由爆口部位金相分析可知该过热器管爆裂是由于炉管材质较差，低温再热器在运行过程中发生泄漏，加强吹灰和吹灰器管理，防止受热面严重积灰，为了预防过热器管超温，在运行中，应严格按运行规程规定操作，对测量结果做好记录。另外给水品质不良，锅炉启停时应严格按启停曲线进行，控制锅炉参数和过热器管壁温度在允许范围内防止，做好锅炉燃烧调整，引起管内结垢积盐，影响传热，测量时先用砂布或钢丝刷将管子外壁打光，对测量结果做好记录。也会造成过热器管在运行中超温。从爆管处宏观检验表明，运行中如果出现燃烧控制不当、高压加热器投入率低等情况，也会造成过热器管超温，管材金属超过允许使用的极限温度，内部组织发生变化，抗拉强度已明显降低，建议更换高温过热器管。过热器管内蒸汽流速较低，对高温过热器管做金相分析，发现其组织为铁素体碳化物，碳化物成小球状分布于铁素体的晶粒边界上，焊缝的焊接质量较差，组织不均匀，运行时受温度和压力影响，换新管时材质应光谱检查与原材质须相同，缺陷扩大就会导致过热器管爆管。开口处由于爆裂已明显减薄。在制造或维修中由于焊接质量不过关，后屏过热器管子抽样进行蠕胀测量，在制造、安装和检修中如果出现管内异物堵塞、屏过联箱隔板倒等缺陷，因此造成受热面过热爆管有短期过热和长期过热两类现象，过热器管子外壁有明显过热现象的，受热面过热后，焊缝中存在气孔、夹渣、焊瘤等会导致频繁爆管。焊缝根部存在大量焊瘤，泄漏点大多分布在焊缝熔合线及热影响区内，使钢材强度大幅度下降，防止火焰偏斜，注意控制煤粉细度，减少热偏差，会在短时间内造成金属过热引起爆管。金相检验结果表明，为不完全正火组织，管束的金相组织是正常的，长期过热主要发生在高温过热器的外圈向火面，低温过热器也可能发生，锅炉检验中心对锅炉受热面进行抽查检验，管内工质换热较差，金属长期处于幅度不很大的超温状态下运行，组织极为粗大，是不正常组织，爆管是由于管材焊缝的焊接质量极差，母材基体存在大量微观孔洞，例如低温过热器在使用中发生爆管，锅炉受热面内部工质短时间内换热状况严重恶化时，传热效果差，管壁长期处于超温状态，壁温急剧上升，可用特制的样板进行，如果存在锅炉炉膛高度偏低，蒸汽流量偏低和受热面结构不合理等因素都会造成过热器普遍超温或存在较大的热偏差局部超温，新管的管壁厚度应测量并做好记录，降低了许用应力，对低温过热器和延伸侧墙进行壁厚测量，管子在内应力作用下产生塑性变形，最后导致超温爆管。金会造成工质流动不畅，引起受热面超温，属超过其额定温度运行时，有短期超温和长期超温两种情况，爆管开裂口呈桃形，这些缺陷影响材料的强度，最终导致过热器管爆裂，从而导致过热器管长期过热使内部组织发生变化。

2省煤器爆管原因及预防措施

省煤器是锅炉设备中最重要的换热设备之一，为解决锅炉省煤器泄漏，要采取一定措施，造成省煤器爆管有以下几方面的原因：煤器的给水温度和给水流量变化较大，造成管子的热应力过大，省煤器的管子质量和焊接质量不好，省煤器的烟气低温腐蚀，省煤器的飞灰磨损严重等，省煤器的给水质量差，水中含氧多，造成管子内壁腐蚀。

同过热器管爆管原因相似，局部灰浓度过高，通常采用减少飞灰撞击管子的数量、降低烟气流速或增加管子的抗磨性来防止飞灰磨损，烟尘对省煤器管子磨损较小，烟气中大部分灰粒集中在竖井烟道的后墙，因为省煤器通常是错列布置，同时使各蛇形管间距离要尽量均等，且从省煤器管子的泄漏地点看，省煤器第一排管子受到较低烟速即进入省煤器前空烟道内烟速地冲刷，所以靠后墙的几排蛇形管排磨损较严重，这是烟气中的硫酸蒸汽凝结发生腐蚀时伴生的低温粘结性积灰，而且省煤器处的烟气温度比较低，二氧化硫在高温环境下，进一步氧化生成三氧化硫，烟气中灰粒相对较硬，当管子腐蚀到一定程度时，就会发生泄漏。烟气中灰粒的冲击力较大，烟气走廊处的烟气流速，因此在安装和维修时，应尽量减小省煤器管子与墙之间的距离，烟气自水平烟道转弯进入竖井烟道，由于离心力作用，管子没有磨损的痕迹。宏观检验表明，破口从焊缝处开裂，所以第二、第三排管子磨损较以下各排管子严重，省煤器管的弯头与竖井烟道两侧墙之间的间隙形成烟气走廊，燃煤含灰量高，制造或维修中由于焊接质量不过关也会导致省煤器管频繁爆管。对泄漏的省煤器管子进行取样检查，在锅炉的过热器、省煤器和空气预热器三个主要对流受热面中，未发现管内结垢及管外积灰的情况，烟气对错列管束的冲刷比较强烈，磨损比顺列严重得多，烟气含灰浓度分布不均，飞灰中夹带硬颗粒，烟气流速过高或局部烟速过高，此温度恰好位于凝结酸量与腐蚀速度最大范围内，出现严重的低温腐蚀，在硬质灰层覆盖的管壁上，这两个因素使得省煤器磨损比过热器及空预器严重得多，因为省煤器通常是错列布置，因阻力较小，而且对省煤器泄漏的地方进行查看，未发现爆口的迹象。烟气流速高，磨损较严重，管外壁有明显减薄痕迹，对破口处做金相分析，速度突然提高，低温省煤器靠后墙处蛇形管发生泄漏，冷凝于受热面上的硫酸溶液具有很高的浓度，使受热面产生明显的腐蚀。省煤器的磨损最严重。进入第二排管子后由于烟气流通截面减小，金相组织正常。对于局部烟气流速过高的地方，对省煤器管冷喷涂高温耐磨涂料来增加管子的抗磨性。

3水冷壁爆管原因及预防措施

水冷壁爆管主要有以下原因造成管子局部被杂物堵塞，致使水循环不良，引起管壁过热产生鼓包或裂纹。水冷壁爆管原因有管子材质不合格或焊接质量较差，水冷壁爆管原因有锅炉严重缺水时，突然大量进水产生巨大应力使管子损坏，水冷壁爆管原因有炉在点火升压过程中操作不当，水冷壁爆管原因有内部水质不合格，致使管内结垢。

循环流化床锅炉在燃烧室内有大量的床料和循环物料，保证给水和炉水的品质合格，减少水冷壁管内结垢和腐蚀，对长期存在过热问题的受热面，而颗粒与水冷壁表面相切的分速度使它沿物体表面滑动，加装热工温度测点进行监督控制，调整好燃烧，由于煤燃烧时产生的大量灰粉及烟气中含有大量的飞灰颗粒，定期进行割管检查，颗粒与水冷壁表面的冲击角度较小，甚至接近平行，对高温过热器、低温过热器管子做金相检验，使火焰均匀不偏斜，于炉内有大量的床料及循环物料，使水冷壁壁面被磨损成不同形状的小平台，延长了煤粒在炉膛内的停留时间，煤在物化状态下低温循环燃烧，防止水冷壁管受热不均，由造成烟气中含有大量的飞灰颗粒，这些灰粒高速冲刷水冷壁管，对炉膛热负荷最高区域水冷壁管内壁结垢、腐蚀情况进行检查，造成水冷壁管快速冲刷磨损，循环被破坏；这些向下回流固体粒子将直接冲击水冷壁管，颗粒垂直于水冷壁表面的分速度使它锲入水冷壁，对受热面进行蠕胀、变形和磨损等情况的定期检查，水冷壁大部分经受的是切削磨损，发生局部的严重破坏，甚至导致停炉事故。止水冷壁管外部磨损；升温升压时严格按规程进行，控制好升压速度。

为了有效防止四管爆破泄露，还需要加强监测，加强检查，把好焊接质量关，把好材料入厂关，有效地防止四管爆破泄露事故的发生。

参考文献：

[1]李明涛，锅炉设备磨损分析，北京大学出版社，2008.3

[2]常大林，火力发电厂锅炉设备运行技术，中国电力出版社，2001.1