锅炉受热面爆管原因分析及防范措施

锅炉受热面爆管原因分析及防范措施

刘欢

中国能源建设集团东北电力第二工程有限公司 辽宁省大连市 116000

摘要：锅炉受热面出现爆管大多是由于日常锅炉运行管理的疏漏及锅炉自身的质量等多种因素造成。因此，预防锅炉受热面爆管就应该从这锅炉爆管的问题着手，提高锅炉建设的质量标准，加强锅炉日常运行的维护管理，及时检查锅炉受热面是否存在问题或者潜在的危机，并及时焊接、修理或更换受热管道，消除锅炉受热面的潜在威胁，及时的将锅炉受热面爆管事故消除在隐患阶段。鉴于此，本文主要分析锅炉受热面爆管原因分析及防范措施。

关键词：锅炉受热面；爆管；原因

锅炉的传热管道部分主要是由省煤器以及水冷壁、过热器等组成，在锅炉传热管道的这些构成中，由于过热器在高温高压环境中工作，并且在整个锅炉装置生产运行中，是烟气对流换热的第一道工作生产流程，因此，不仅工作运行环境比较恶劣，并且工作运行对于管道的磨损也比较严重，从而就容易造成锅炉过热器管道爆管事故发生，影响锅炉装置的正常生产运行。

1、锅炉受热面爆管概述

锅炉受热面爆管指的是锅炉运行的过程中突发的管道爆裂，一般伴随着较为明显爆破声和喷射而出的水及水蒸气。此时，锅炉的气压表、水流量表、蒸汽流量表等均出现异常，锅炉炉膛内的燃烧方式也由负压燃烧变为正压燃烧，炉烟和蒸汽也从炉墙的门孔及漏风处大量喷出。由于管道爆裂，锅炉管道系统内的气压出现异常，由于气压过低因此锅炉内的水位难以维持正常，锅炉内部炉膛的温度开始逐渐降低，排烟温度随着降低，严重时可引起炉膛灭火，造成锅炉燃烧效率降低，灰渣斗内灰量增多且伴随有湿灰。锅炉受热面爆管出现问题时能直接引起锅炉系统运行异常，造成锅炉引风机负荷增加，电流变大，锅炉系统安全性受到影响。

2、锅炉受热面爆管原因分析

2.1、管壁金属超温

在大型锅炉中，随着蒸汽参数不断提高，选用的过热器与再热器受热面钢材工作温度几乎都接近许用温度值。如钢材的工作温度超过许用温度将引起钢材的热强度、热稳定性下降、材质恶化，导致受热面损坏。因此锅炉运行中须十分注意防止过热器、再热器等受热面的超温现象。

2.2、高温腐蚀

高温过热器和高温再热器布置在烟温高于700~800℃的烟道内。管子外表面的灰层由两部分组成。内层灰紧密，与管子粘结牢固；外层灰松散，容易清除。高温过热器和高温再热器管表面的内灰层含有较多的钙金属，它与飞灰中的铁、铝等成分，以及通过松散的外灰层扩散进来的氧化硫烟气，经过较长时间的化学作用生成碱金属的硫酸盐〔Na₃Fe(SO₄)₃、KAL(SO₄)₂等〕复合物，对高温过热器和高温再热器金属发生强烈的腐蚀。这种腐蚀大约从540~620℃开始发生，700~750℃时腐蚀速度最大。

2.3、管内腐蚀、结垢和积盐

给水中含有的杂质在蒸发过程中被不断浓缩，浓度达到一定数值时其中的某些物质便开始以结晶形式析出。结晶可以直接形成在受热面壁上，也可以在水容积中形成，凡是直接结晶在受热面壁上、在金属表面上形成坚硬而质密的沉积物称为水垢；凡是结晶在水容积中，有的以悬浮状态存在于炉水中、有的沉积在汽包和联箱底部水流缓慢处形成的沉渣叫做水渣。凝汽式汽轮发电机组的全部热能用于发电，汽、水虽然全部进行密闭循环运行但仍有少量的汽、水损失，因此需要补给。给水和补充水的品质，对热力设备是否产生腐蚀、结垢、积盐有决定性影响，所以必须严格控制锅炉的补给水品质，机组参数愈高要求愈高。锅炉运行时，炉管内发生碱性腐蚀或汽水腐蚀，腐蚀产物附着在管壁上形成氧化铁；安装或停用时保护不当，炉管内因大气腐蚀生成的腐蚀产物如附着在炉管壁上，运行后也会转成氧化铁垢。

3、防范措施

3.1、加强运行管理

在锅炉启动或者停运过程中，要严格按照升压或降压的规范进行操作，避免管道出现较大的热应力。同时在锅炉启停过程中，开启过热器的疏水阀，使蒸汽流过过热器，防止过热器出现超温过热现象。当煤气压力出现大幅度变化时，要及时调整煤气量，防止燃烧突然增强或者减弱造成烟气温度变化时引起过热器超温或者热应力增大。

3.2、加强水质管理

要严格控制好炉水及过热蒸汽的品质，根据汽水品质及时调整加药量和排污量，防止汽水品质超标造成管道结垢、腐蚀而造成爆管的严重事故。调整汽包水位在正常范围，保证汽包内部的汽水分离装置完好、可靠，防止由于水位过高或者汽水分析装置失效造成蒸汽带水，水中大量的盐分附着在过热蒸汽管道内壁影响换热效果，造成管道长期超温爆管。

3.3、正确并且合理的进行减温水的调节使用

在锅炉启动或者低负荷运行时，尽量通过调整炉膛火焰中心或者烟气温度来控制过热蒸汽温度。锅炉启动或者低负荷时由于锅炉中的蒸汽流量过小，并且流动速度比较慢，使得喷射的减温水在进入到减温器之后，不能够及时实现分散流动，容易形成水塞现象，引起锅炉过热器发生爆管事故。

3.4、控制烟气流速

降低烟气流速是减轻磨损的最有效方法，但烟气流速低不仅会影响传热同时还会增加积灰和堵灰，所以应适当控制烟气流速。根据国内调查表明，省煤器中烟速最大不宜超过9m/s，则会引起较大磨损。另外，由于局部烟速过高以及局部飞灰浓度过高的现象难以避免，还应在管子易磨损部位加装防磨装置。

3.5、保证减温水调节阀灵敏可靠

通过检查、维护手段保持减温水调节装置始终处于灵敏可靠的状态，在锅炉负荷发生变化时，减温装置能够及时调整减温水量，保证过热器出口蒸汽温度，防止过热器超温爆管，同时避免减温水量过大形成热偏差，造成过热器管道热应力增大损坏。

3.6、保持合适的火焰中心位置

根据负荷合理启动相应层磨煤机运行，既避免火焰直接冲刷炉底又要防止火焰中心过高；适当增加总风量和调整配风方式，改善燃烧区的还原气氛。运行人员在锅炉燃烧调整时应适当增加空气量，使燃烧更完全，降低还原性气体的产生，破坏还原性气氛。同时降低炉膛的火焰温度，减轻高温腐蚀。合理配风，降低空预器漏风，增加侧边风、贴壁风技术改善局部还原性气氛；采用完善的水处理方式，提高补给水质量。对给水进行必要的处理，如除氧、加N₂H₄和加NH₃，防止给水对金属的腐蚀。提高凝结器的严密性，防止冷却水泄漏到凝结水中。及时排污。

总之，火力发电是我国应用范围最广、应用程度最高的发电方式，锅炉是火力发电的核心设备，锅炉设备的安全和整个火电厂的安全发现有着直接的关系。在火电厂发电中，锅炉爆管是一种较为常见的锅炉质量安全事故，严重的情况可能会造成锅炉内压力不均、荷载过大，从而引发锅炉爆炸事故，给发电厂造成巨大的人员安全损失与财产安全损失。因此，提高锅炉受热面爆管的安全防护是保障锅炉安全运行的重要手段。

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