锅炉四管泄露的原因分析及预防措施

锅炉四管泄露的原因分析及预防措施

李沛

江西大唐国际新能源有限公司，江西 南昌 330000

摘要：锅炉四管泄露是火电厂较为严重的事故，四管泄露将会影响机组的安全运行，四管泄露的主要原因有管材质量差与焊接质量差、管壁超温、飞灰磨损、吹灰器吹损，本文将对这些原因进行分析并介绍相应的预防措施。

关键词：管材；焊接；超温；磨损；吹损

引言：

火电厂锅炉四管是指锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器，其作用是吸收炉膛火焰和烟道高温烟气的热量,使进入四管的水加热成具有一定过热度的蒸汽，蒸汽推动汽轮机做功，从而带动发电机发电。 

由于四管外部直接接触燃烧的火焰、飞灰、吹灰蒸汽等介质，内部受给水和蒸汽流动的冲刷。经过长时间的作用，管壁在运行中逐渐变薄。当管壁变薄到一定程度，不能承受内部给水或蒸汽的压力时，就会出现破裂，高压介质直接喷向炉膛内部，造成炉内燃烧不稳定，甚至高压介质冲刷其他管道导致泄露进一步加剧。四管泄露会打破封闭循环，后面管道内介质流动变缓，影响到整个循环的正常进行，锅炉会被迫停运，甚至会造成安全事故。锅炉四管泄漏直接影响到锅炉的安全运行和机组的出力，是电站非计划停运的主要因素。因此找到四管泄漏的原因，从根本上治理四管泄漏，是发电厂减少非计划停运的关键。

1四管泄漏的原因

1.1管材质量差与焊接质量差

1）锅炉四管泄露最重要的因素就是管材的质量不合格，在锅炉运行中，如果管材质量不合格，在受到高温高压的影响时，就很容易发生泄漏甚至爆破，造成事故，严重的影响设备安全被迫停机甚至造成人身伤害，对机组与人员造成不可估量的损失。管材质量不合格主要包括材质使用没有达到标准、管壁较薄、材质不匀均。质量不合格的管材可能原本就存在裂缝和夹渣，在使用的过程中，经过外力的作用，会发生爆破泄漏的情况。

2）焊接质量不合格也是锅炉四管发生泄漏的重要原因之一，锅炉的受热面都是由管道组装起来的，而一台大容量锅炉的受热面焊接口就多达几万个，焊接工艺不合格，焊接口就容易发生泄漏。焊接缺陷主要有未熔合、咬边、裂纹、未焊透、夹渣、气孔等，这些缺陷存在于受热面金属基体中，在收到高温高压的作用时基体就会被割裂，产生应力集中现象，在锅炉四管的安装过程中，如果焊接部分没有处理好，很容易发生泄漏。

1.2管壁超温

任何材料都有其限定的温度要求，在这种要求下，可安全使用。锅炉四管使用的钢材要使其安全运行，必须在其工作温度要求下使用，当实际温度超过管壁最高的要求温度时，管壁便会出现机械性能下降，蠕变加快，强度下降，最后出现管道破裂的现象。同时，管壁长期超温运行会使金属的组织稳定性下降，缩短工作寿命。当炉内工况出现急剧变化时，管壁换热急剧下降，管壁温度在短时间内突然升高，使钢材的抗拉强度急剧下降，温度最高的向火侧，首先发生塑性变形，管径胀粗，管壁变薄，最后发生剪切断裂而爆破，此种爆管多发生在水冷壁和凝渣管上热负荷最高的部位。研究表明，材料达到破坏的时间与蠕变速度成反比，随着温度的升高呈指数关系缩短。

1.3飞灰磨损

燃煤发热量低或者挥发分高，烟气中的飞灰含量高，超过设计值，由于飞灰颗粒的撞击和磨削，管壁受到磨损。磨损的主要因素有飞灰浓度、颗粒大小、颗粒硬度、烟气流速等。颗粒越大，飞灰的惯性越大，对管壁造成的冲击越大；烟气温度低，灰粒变硬，磨损就更严重，尤其在省煤器区域，飞灰颗粒受冷，硬度增大，造成的破坏越大。飞灰浓度是造成磨损的主要因素之一，浓度越大，管壁受到磨损的的次数就会增加，如果在烟道局部地区造成飞灰浓度集中，例如烟气走廊，会引起严重磨损。烟气流速高，飞灰携带的能量大，撞击在管壁上造成的危害就越大，研究表明管壁磨损的程度与飞灰速度的三次风成正比，因此，烟气流速也是造成磨损的重要因素。

1.4吹灰器吹损

吹灰器运行不当也会对管壁造成损坏，主要原因有三点：1.吹灰压力过高，吹灰蒸汽对管壁进行吹扫时，会对管壁形成冲刷，压力太高，管壁受到的冲刷就越严重。2.吹灰器在运行过程中出现故障无法退出，吹灰器长时间吹扫同一管壁，会造成管壁吹损并伴有热应力集中造成受热面爆管。同时在处理过程中，若切断汽源又极易造成吹灰器外管丧失蒸汽冷却，导致枪头烧弯无法取出或枪头下落砸伤水冷壁冷灰斗斜坡受热面。3.蒸汽带水，吹灰蒸汽中含有的水分，携带有极高的能量，水滴打在管壁上，管壁会受到非常大的撞击，管壁会变薄甚至直接破裂。

2防范措施

2.1加强对管壁的检查及处理

利用停炉时间对管壁进行详细的检查，焊接点是否有破损或裂纹，管壁是否出现变薄的情况等，发现问题及时处理，并做好相应的记录，在下次检查时作为重点就行检查，同时做好档案，找出管壁出现问题的高发区及严重程度，制定相应的技术措施。对于不能直接判断的管壁可以进行切割或者射线探伤。

2.2防止管壁超温

机组在正常运行时，时刻关注壁温的变化，正常调节时，利用燃烧调整和减温水挡板等手段保证壁温在正常范围内，防止出现管壁温度超限，当机组出现异常或者事故的情况下，机组负荷和汽温会出现较大的变化，要及时安排专人调整汽温和壁温。高负荷要注意过热度和中间点温度，保证水冷壁温度在正常范围内，低负荷燃烧不稳定，容易出现过满热度低，但屏过温度高的情况，这时既要注意壁温不超限，又要防止汽水分离器进水进入低温过热器，同时在低负荷的情况下，氧量变化大，导致燃烧不稳定，汽温出现波动时，也要特别注意壁温的调整，同时低负荷运行时，炉内燃烧工况波动大，火焰中心不稳定，导致管壁吸热不均匀，甚至同一位置的管道吸热来回变化，对管壁金属也会产生损坏，煤粉燃烧不充分，部分煤粉附着在管壁上，可能会发生二次燃烧，也会对管壁金属产生损坏，在低负荷运行时，要特别注意管壁局部超温。

2.3控制飞灰

在锅炉运行中，首先保证合格的煤粉细度，减小飞灰颗粒的大小。根据煤种的不同，调整磨煤机磨辊压力、者分离器频率或磨煤机出口风温，使煤粉更加符合当时的燃烧工况，保证煤粉在炉膛中充分燃烧，降低飞灰的生成，从而降低飞灰浓度。同时要严格控制锅炉本体、空气预热器和制粉系统的漏风量，尤其是炉底漏风，适当减小烟气流速防止对管壁的冲刷。

2.4合理吹灰

根据吹灰器的不同，设置不同的吹灰器压力及温度，既要使吹灰达到理想的效果，又要保证管壁不受到损坏。启动吹灰前要进行输水，并且疏水温度达到要求值才能启动吹灰，每次吹灰结束后，要开启疏水门进行泄压。根据各机组的特点，对各区域的吹灰器制定不同的吹灰要求。事故情况下，在保证吹灰器不受损坏的同时，禁止长时间对同一地点进行吹灰，吹灰器卡塞时，可适当降低吹灰汽源压力。经常超温的管壁可能积灰较多或者吹灰效果不佳，可以增加吹灰次数。

3结论

研究四管泄露是火电厂重要的课题之一。分析泄露的原因，并根据这些因素制定相应的预防措施会有效的降低四管泄露事故的发生，保障设备的安全稳定。预防四管泄露主要在于平时的运行维护，因此，运行与维护人员要加强对四管泄露的学习并严格按照措施执行，才能避免事故的发生。研究四管泄露对火力发电厂的安全运行有着至关重要的作用。

参考文献

[1]大唐国际抚州电厂锅炉说明书

[2]大唐国际抚州电厂锅炉检修规程

[3]刘松 浅谈锅炉四管泄露的原因及预防措施 科学教育前沿 2016

[4]张磊，廉根宽  电站锅炉四管泄漏分析与治理  中国水利水电出版社 2009