火力发电厂锅炉受热面失效分析与防护

火力发电厂锅炉受热面失效分析与防护

易元胜

（大唐太原第二电热厂山西太原030000）

摘要：火力发电厂是人们最主要的电力能源提供地点之一，其中最重要的操作机器可以说是电站锅炉，而电站锅炉当中过热器又是最主要的运行设备，但是由于高温或者是工作条件相对恶劣等种种原因，过热器在运行的过程当中经常会发生爆管一类的事故，当过热器发生故障的时候，机组的安全运行也就失去了保障，而且还会消耗大量无谓的能量。鉴于此，本文就火力发电厂锅炉受热面失效分析与防护展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：火力发电厂；锅炉受热面；失效分析；防护

1、燃烧锅炉的结构特性与安全特殊性

我国火力发电厂以燃煤、燃重油为主。燃煤的中大型火电厂，一般采用煤粉炉。从其发电厂的结构看，其生产过程是将进厂的原煤经碎煤机破碎后以磨煤机磨成煤粉用热风吹送喷入锅炉炉膛，通过煤粉燃烧生成的高温热气加热炉膛内的水冷壁管、加热器管使锅炉产生高压蒸汽，然后经过烟道内的再热器、脱硫、空气预热后进入集尘器，清除烟气中的飞灰之后，通过烟囱排入大气。

2、高温过热器失效的影响因素

2.1、蠕变对高温过热器的影响

所谓蠕变的影响指的是过热器的当中由金属材料组成的部件因为过热器本身不断的高温工作，在这样的条件之下发生了永久变形的行为。我们知道，过热器的工作温度一般来说都是在540摄氏度以上，有的时候甚至会高达600摄氏度。而钢材在温度大概是350摄氏度的时候就会产生蠕变的现象，在这样的工作环境之下，发生蠕变其实是很正常的事情，所以高温蠕变损伤其实对管道影响很普遍，也是它失效的一个重要因素。

2.2、疲劳对高温过热器的影响

一般来说，金属材料在经过反复交变的载荷作用之后会逐渐的失去本身的一些特性，这样之后金属的作用就会慢慢的失去。高温过热器的机组启动或者是变荷运行的时候，过热器的内部会产生剧烈的变动，这些变动的源头来自于蒸汽压力还有内部温度的变化还有波动，在这种时候过热器的内部需要承受着反复的交变应力，这样的变化直接的导致管道金属的疲劳寿命有剧烈的损耗。因为过热器的管道构造一般都是比较薄的，所以它管道壁的内外温度相差并不大，所以产生的热应力也比较小，所以说热应力造成的疲劳失效对高温过热器的影响基本小到可以忽略不计。

2.3、磨损对高温过热器的影响

磨损指的是由于高温过热器的烟气当中通常会携带固体颗粒，然后在流过受热面的时候因为速度过快对壁管撞击造成了磨损。过热器的外表面因为长期的暴露在高温烟道当中，而这样每天有大量的烟气经过，并且携带颗粒对管道外表面造成很大程度的磨损伤害。除此之外，还有存在一定量的飞灰沉积在管道的表面，这样子就直接的导致了传热热阻数值的增大，炉内传热功能弱化，过热器在这些部分就会有高温的现象，局部的超温也对过热器使用有很大影响。这些烟尘会对管壁产生腐蚀的作用让管壁不断的变得薄，这样使用的寿命也会急剧缩短，引起管道的失效。

3、火力发电厂锅炉受热面防护

3.1、火力发电厂应加强焊接材料的管理

第一，焊接材料在采购过程中，需要对供应商进行多方考量，审核通过之后才可进行采购，比如质量证明等相关资料必须要使用原件。另外，焊接材料在进库之前，要按照相应的质量体系及程序文件进行验收，对于不在合格范围内的焊接材料要坚决禁止入库。第二，对于焊件材料的要进行明显区分，比如，可以按牌号、规格等进行分类存放并悬挂标识牌。第三，专用的烘焙房间主要是根据焊接技术人员所标识的数量、要求分类进行操作。基于此，这就要求烘焙记录需要严格规范且正确记录。第四，焊接材料在实行领用时，要求工作人员实行详细的发放、回收账目，同时要求焊工在领取焊条时，要持有焊条保温桶才能正常发放焊接材料。而在焊接材料发放过程中，负责发放焊接材料的工作人员要根据焊接人员所填写的焊接材料的详细信息进行严格发放。

3.2、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS，FurnaceSafequardSupervisorySystem）

该系统是一种利用PLC可程控界面与I/O连结连动界面的设备监控系统，为保证锅炉安全运行的重要系统。采用独立测量的三取二逻辑判断方式，就是说当有一点或有二点故障时，系统会自动转为二选一或一个换一个的逻辑判断以维持系统监控的正常运作。FSSS具有防止火焰探头烧毁、污染、失灵及炉膛压力取样管堵塞的安全技术措施，并远程采集锅炉启动、运行及停止各个阶段的连续监测参数，根据设定的防止锅炉爆炸条件，不断进行采集数据的逻辑演算及判断；同时利用连动装置让锅炉燃烧设备按既定程序进行各种运作与危害侦测，并完成必要的调校与修正。

3.3、炉膛燃烧状况监控系统（BM-FSSS）

该系统属于遥控遥测的一部分，包括火焰与点火的状态监控及炉膛保护监控两部分。炉膛火焰监控可实时监控炉膛内各燃烧器的火焰，显示火焰强度，并通过数据收集及影像显示火焰燃烧状况，当火焰熄灭时，会产生灯闪与报警音，此系统可监控炉膛内多个燃烧器熄火时总燃料阀的自动关闭状态及点火系统推进器、速断阀、点火器的运作状态。炉膛安全保护系统可监控点火前对炉膛的吹扫执行状态，有效掌握炉膛烟井及烟道中可能积聚的可燃物情况，这个炉膛保护吹扫必须在送风机运行、引风机运行、汽包压力正常、燃气压力正常下且是无火状态下才可执行；这些状态必需通过监控系统来监控，吹扫完成后才可以进入点火程序。炉膛吹扫过程中若发现送风机及引风机和汽包的水位过低、汽包压力过高或燃气压力过低及过高时，都会自动通过系统执行炉膛安全保护措施，以确保发电厂正常运行。

结束语

锅炉安全监控是火力发电厂安全运行的关键，所有火力发电过程的设备监控与运作资料采集判断反应等都应纳入安全监控的范围进行规划，随着科技的发展，电力监控需求及网络带宽的不断提升，会有更多新产品、新技术出现，为新时期电厂锅炉安全监视监控带来更大的发展。

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