火电厂锅炉受热面管失效机理及预防措施研究

火电厂锅炉受热面管失效机理及预防措施研究

杨文涛张超张向军涂伟

(华电电力科学研究院310030)

摘要：本文首先对锅炉受热面管失效的情况进行简单介绍，重点分析受热面管的失效原因及其失效机理，在此基础上深入研究防止锅炉受热面管失效的措施和对策，希望通过本文的研究能够更加全面的掌握锅炉受热面管失效的基本情况，同时也为后期更好的防止锅炉受热面管失效故障的发生提供参考。

关键词：锅炉受热面管；失效；电力

1引言

锅炉是电厂运行中的重要组成部分，也是影响电厂运行的关键。在锅炉使用中，受热面是主要的功能组成，锅炉受热面由许多管子组成，在运行中能够将锅炉产生的烟气的热量传递给水、气等。虽然锅炉受热面的研究不断深入，技术不断提高，但是由于炉内的运行会受到许多其他因素的影响，设计制造等也会影响到受热面的质量，在使用过程中，锅炉受热面管容易出现失效的情况，严重影响电厂的正常运行，因此在现阶段加强对于锅炉受热面管的失效机理及预防措施的研究具有重要的现实意义，能够更加全面的；了解受热面管的失效机理，针对导致受热面管失效的原因制定合理的对策进行处理，更好的保障锅炉受热面管的正常性能及整个电厂的运行。

2锅炉受热面管失效分析

锅炉受热面管是锅炉运行中的重要组成部分，也是锅炉运行的薄弱环节。受热面管能够将锅炉产生的热量传递给水分、气体等，实现热量的循环利用。但是在不同的电厂中，锅炉的使用情况不同，炉内的燃烧、传热等过程不容易控制。而且锅炉设备在生产、制造中会受到各种因素的影响，使得锅炉受热面出现失效的情况。一旦锅炉受热面出现爆管问题，锅炉内的高压高温汽水就会从破裂部位喷射出来，一方面会影响到锅炉的正常使用，使锅炉停机，另一方面甚至会对现场工作人员造成伤害，出现人身伤亡安全事故。而且也会影响到电厂的运行，造成经济损失。锅炉受热面管失效会造成严重的后果，根据相关统计显示，锅炉爆管是导致锅炉事故的主要原因，一半以上锅炉事故都是由于爆管导致。而且目前国内大量的机组锅炉都已经投入使用很多年，长时间累计运行，已经存在诸多问题，是机组正常运行的潜在威胁，必须加强对于锅炉受热面管失效的控制。

3受热面管的失效原因及其失效机理

在锅炉运行中，造成受热面管失效的原因有很多种，比如说缺水、腐蚀、磨损等，最终就会导致锅炉受热面管出现变形、爆管、泄露等失效故障。

3.1受热面高温损伤

锅炉受热面管是由各种不同材质的金属加工而成，这些受热面管有特定的性能极限，一旦超出其极限值，就会出现锅炉受热面管破损的情况。在锅炉运行过程中，受热面管会受到锅炉工作环境的影响，在管内堆积碳灰、水垢等，也可能会出现受热面管缺水或者水循环故障的情况，这样就会导致锅炉受热面管的温度不断升高，当温度超过受热面管的承受极限时，就会出现锅炉受热面管损伤的情况，这也是导致锅炉受热面管失效的主要原因之一。

3.2缺水导致受热面管失效

在工业锅炉运行中，缺水是非常严重的事故，一旦锅炉缺水就会对锅炉内受热面管的使用造成不良的影响，出现管道变形、爆破等故障，甚至会引发锅炉爆炸等严重事故。当锅炉缺水的时候，内部的管道就不能及时得到冷却，管壁温度会越来越高，性能迅速降低。而且管子内部的压力也会逐渐升高，超过金属材料的屈服极限，最终造成受热面管的变形爆破。缺水导致的锅炉受热面管失效有明显的特征，其一是在锅炉内的大部分管子都会出现较大面积的漏水情况，而且在高温区域漏水最为严重；其二是受热面管破裂的方向为纵向，具有比较明显的韧性断裂的特征，断面呈现锐利的特征；其三由于过热时间比较短，短时间内就造成了破坏，表面不会出现氧化皮，而且内壁也比较干净。

3.3锅炉受热面管氧腐蚀

锅炉受热面管的材料中含有大量的铁元素，这些材料遇水中溶解的氧元素会发生氧化反应，使得受热面管加快被腐蚀，而且在锅炉使用过程中会使用盐水进行补给，也会加剧氧化腐蚀。受热面管的氧腐蚀与缺水导致的受热面管失效不同，氧腐蚀不会在破裂位置产生组织变化，主要是呈现为溃疡状腐蚀，在破损的表面会产生大量的鼓包现象。

3.4低温硫腐蚀导致锅炉受热面管失效

在锅炉燃烧中会产生许多含硫的物质，与水分、空气混合后会生成高腐蚀性的硫酸蒸汽。如果锅炉受热面管温度不够高的话，这些含有硫酸的蒸汽就会在受热面管的表面逐渐凝结，不断腐蚀金属表面，使得锅炉受热面管出现腐蚀失效问题。在这种失效情况中，主要是空气系数和燃料中硫物质的含量起作用，硫含量越多，越容易产生低温硫腐蚀问题。

3.5锅炉受热面的磨损

在锅炉受热面管工作中，大量的烟气会通过受热面，在烟气中夹杂许多燃烧产生的颗粒物，在运动过程中会冲击受热面管，使受热面管不断磨损。垂直于受热面管的颗粒物会使其产生变形磨损，在表面形成塑性变形层，然后逐渐脱落磨损；角度较小的冲击属于切削磨损，会将受热面管的表面进行刮擦，产生切削磨损。两种磨损同时作用与锅炉受热面管，使得受热面管逐渐失效。

4防止锅炉受热面管失效的措施和对策

4.1缺水防护

缺水是影响锅炉受热面管失效的主要因素，针对缺水问题，可以从两方面入手进行防止。首先是对锅炉进行合理的设计，采用多重措施对受热面管进行保护。一旦出现缺水问题，可以用另外一种保护方式进行保护，其次可以设置自动停炉保护装置，一旦排烟温度过高就可以自动进入停机状态。同时要做好锅炉的冲洗清洁，每隔一段时间对锅炉进行一次热态冷态试验。

4.2低温硫腐蚀防护

低温硫腐蚀的防护有以下几种不同的方法:一种是对燃料等进行脱硫，降低燃料中的含硫量，从根本上控制低温硫腐蚀的情况；其二是对过剩空气系数进行控制，保持适度的空气量；其三是提高锅炉中的排烟温度，避免低温情况的出现，进而有效防止低温硫腐蚀情况的发生。

4.3磨损防护

磨损问题的防止首先要从设计开始，根据锅炉情况设计合理的料层厚度、烟道截面，对运行中的各项参数进行合理的控制；其次要制定合理的制度，对锅炉进行全面的保养调整，在后期运行过程中可喷涂防磨涂料或对受热面管加装防磨结构；另外可以使用更加优质的材料进行设计加工。

4.4氧腐蚀防护

针对氧腐蚀问题，可以用除氧器进行防止，化学除氧和热力除氧都能起到一定的效果，另外必须做好停炉保养工作。

5结语

通过本文的分析可知，锅炉受热面管的性能与电厂的运行有密切的联系，在运行中会受到多种因素的影响，出现不同类型的失效情况，严重影响电厂锅炉的运行。本文提出的措施能够有效防止受热面管失效问题，保障锅炉的正常运行。未来随着经济社会的不断发展，电力行业规模会不断扩大，对锅炉运行的要求也会更加严格，锅炉受热面管的使用将会受到更多的关注，这就需要电厂工作人员不断加强对于受热面管失效的研究，制定更加合理的运行方案，保障电厂的正常运行，实现良好的经济社会效益。

参考文献：

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