锅炉四管泄漏的原因及防范措施

锅炉四管泄漏的原因及防范措施

汪永元

青海桥头发电有限责任公司 ， 青海 大通 810100

摘要：我国火力发电厂锅炉“四管”（省煤器管、水冷壁管、过热器管和再热器管）的漏泄是造成发电设备可靠性差的一个主要因素，同时锅炉四管漏泄造成主机非计划停运次数占火力发电机组非计划停运总次数的比例很大，造成的损失也很大。可见，防止锅炉四管漏泄是提高火力发电机组可靠性的需要，是提高发电设备经济效益的需要，也是创建一流火力发电厂的需要。通过对省煤器、水冷壁、过热器和再热器漏泄原因及防止措施的分析与研究，根据我厂实际情况制定了严格的防止锅炉四管漏泄措施，予以实施之后，锅炉四管漏泄现象明显减少，为我厂带来了很大的经济效益。 关键词：四管泄露 防磨措施 烟气磨损

1 我厂锅炉四管漏泄概况 　　我厂自建厂以来经常发生锅炉发生四管漏泄事件。单就以﹟1炉为例：从2009年七月大修完以后，发生锅炉四管漏泄5次，包括水冷壁下联箱漏泄1次，省煤器漏泄2次，低温再热器泄漏一次，前屏过热器泄漏1次。通过分析表明，这部分管子已处于使用寿命后期。 2 省煤器磨损漏泄原因及防止措施 省煤器的故障主要是磨损，尤其是燃用劣质煤的锅炉。 2.1  磨损机理 　　由于流过锅炉受热面的烟气具有一定的速度，在烟气中又含有形状不规则的固体颗粒，这些颗粒流经受热面时，就会对受热面产生撞击和磨擦。磨损主要是由于灰粒对管壁撞击和磨削引起，磨损之所以多发生在冲击角为30°-50°的部位，那是由于烟气速度、飞灰浓度、粒度随时都在变化的结果。 2.2省煤器易磨损的部位 　　省煤器的磨损，主要表现为局部磨损和均匀磨损两个方面，尤其是局部磨损易引起省煤器漏泄，其位置多发生在省煤器左右两组的中部弯头、靠近前后墙的几排管子、错列省煤器顺烟气流向的第二排管子以及管卡附近的管子和局部防磨损措施不当易引起其附近管子磨损的部位等。 2.3  对飞灰磨损的主要影响因素 　　飞灰浓度、灰粒的物理化学性质、烟气流速以及受热面的布置与结构特性。此外，还与运行工况有关。同时灰浓度大，容易引起强烈的磨损。因此，煤粉炉尤其是烧多灰燃料时，磨损问题更为严重。此外，如果在烟道局部地区造成飞灰浓度集中，例如烟气走廊，也会引起严重磨损。如果燃料灰粒中多硬性物质，灰粒粗大而有棱角，受热面所处烟温较低而使灰粒变硬，则灰粒的磨损性也加大。 　3  水冷壁管漏泄原因及防止措施 　3.1  磨损 　　水冷壁磨损的部位主要是在一次风口周围的水冷壁管，因风粉流冲刷磨损和吹灰器吹扫时的冲刷磨损等引发。 　　一次风喷口周围水冷壁管的磨损，是因为一次风粉混合物喷进炉膛时，如果喷燃器安装角度不恰当、设计切圆过大、喷嘴在运行中烧坏或变形以及稳燃设施布置不当等，都会使煤粉气流冲刷水冷壁管，引起管壁磨损减薄，以至漏泄。稳燃设施一般布置在一次风管出口附近，使高温烟气产生回流，如果布置不当，很容易使一次风射流贴壁，引起水冷壁磨损和结焦。 3.2  腐蚀 3.2.1  水冷壁管外壁高温腐蚀 　　高温腐蚀发生的部位主要是高温高压锅炉热负荷高的区域，也就是喷燃器附近。产生腐蚀的原因主要是煤中含硫。而减轻水冷壁管外壁高温腐蚀的方法主要是设法不产生能腐蚀管壁金属的产物或防止发生腐蚀作用的状态产生。这可用下列措施来得到：首先应从改善燃烧着手，煤粉颗粒要细，火焰不直接冲刷管壁，过量空气系数不宜过小。有时为了使炉膛贴壁处有一层氧化性气膜，以冲淡烟气中SO3浓度，使结积层中分解出来的SO3向外而不向内扩散，甚至特意加入一股空气来保护水冷壁。此外应控制炉管壁温，这主要由蒸汽参数所决定，但管内结垢与炉膛受热面热负荷局部过高亦会引起炉膛管壁温度过高，使腐蚀区加大，加速腐蚀。 3.2.2  水冷壁内壁腐蚀 　　当水冷壁管内有沉积物时（垢或水渣），在这些沉积物下面会引起水冷壁腐蚀，这种腐蚀称为酸、碱腐蚀。这是因为炉水中的酸性、碱性盐类破坏了金属保护膜的缘故。 　　在正常运行的条件下，水冷壁管内壁常覆盖着一层Fe3O4的保护膜，它具有良好的保护性能，使水冷壁免受腐蚀。但如果炉水pH值超标时，就会使保护膜遭到破坏。当pH值为9~10时，水冷壁管腐蚀速度最小，此时保护膜稳定性高。PH值过高或过低都会使腐蚀速度加快。当pH值过高时，易发生碱性腐蚀。pH值过低时，易发生酸性腐蚀。所以在正常运行条件下，要求炉水pH值保持在9~10的范围内。 4  过热器、再热器漏泄原因及防止措施 4.1  超温 　　在过热器的临修中，超温爆管占的次数最多，超温的原因归结起来有以下三个方面：烟气侧温度高；工质侧流速低和管材的耐热强度不够。出现以上三种情况的原因有：（1）火焰中心上移 。造成火焰中心上移的原因特别多，如锅炉机组的漏风（炉底、燃烧器区域、空气预热器漏风、制粉系统漏风等）、燃烧调整不当、煤质变差、煤粉变粗、空气动力场偏斜、炉膛结焦、高加未投等都会造成火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，飞灰含碳量增加，由此带来的过热器、再热器超温，并使烟气通过的各部位磨损加剧，排烟温度升高。所以控制火焰中心，对锅炉安全经济运行具有十分重要的意义。（2）锅炉启动和低负荷时，因工质质量流速偏低，如果操作不当容易引起超温爆管，尤其是屏式过热器。（3）热偏差。在过热器工作过程中，由于烟气侧各种因素的影响，各平行管中工质的吸热量是不同的，这种平行管列工质焓增不均匀的现象称为热偏差。过热器的热偏差决定于管子的热力特性、水力特性和结构特性。在

现代大型锅炉中，由于锅炉尺寸很大，烟温分布不易均匀，炉膛出口处的烟温偏差200℃~300℃，而蒸汽在过热器中的焓增又很大，致使个别管圈的汽温偏差可达50℃~70℃，严重时达100℃~150℃以上。为了减小过热器的热偏差，可以将过热器受热面分成几级，并在各级之间用中间集箱进行充分的混合。

4.2  磨损 　　过热器、再热器的磨损主要是飞灰冲刷磨损，这种磨损易发生在烟气走廊、烟气流速突变的局部位置附近，如蛇形管排的弯头及穿墙部位，特别是卡子附近更容易发生局部冲刷磨损。因此在锅炉大小修中要认真检查对流过热器、再热器蛇形管排出现烟气走廊处，穿墙管和卡子附近。对有卡在蛇形管排中间的异物，如铅丝、铁板、搬手等，一旦发现，一定要认真细致地检查异物附近的蛇形管有无局部磨损，并把异物取出。对布置在水平烟道中的垂直式过热器和再热器蛇形管排，尤其是布置在竖井上部低温对流过热器和再热器蛇形管排弯头和两侧墙管排的冲刷磨损，在大小修中，一定要作为防磨防爆的重点检查部位，认真检查并作好技术记录加强监视。 4.3  腐蚀 　　过热器和再热器的高温腐蚀，主要发生在高温对流过热器和高温再热器出口部位的几排蛇形管。高温腐蚀是由燃烧中的硫和燃料灰分中的碱金属以及钒所引起。对于燃煤锅炉来说，主要是硫和碱金属引起。 　　防止高温腐蚀的方法是降低过热器及再热器的壁温，使其不超过580℃，则高温腐蚀速度可以大大降低。燃烧时，采用低氧燃烧以减少五V2O5氧化二钒和SO3的生成量，这样就可以降低高温腐蚀速度。

参考文献

1. 《燃煤锅炉燃烧试验技术与方法》.孙学信主编.中国电力出版社2002

2. 《电站锅炉运行与燃烧调整》.黄新元.中国电力出版社.2003

作者简介：

汪永元,男，青海，本科，毕业于华北电力大学，助理工程师 锅炉运行