锅炉水冷壁爆管原因分析处理及预防措施

锅炉水冷壁爆管原因分析处理及预防措施

张世勇

阳泉市综合检验检测中心    山西阳泉   045000

摘要：本文以锅炉水冷壁爆管、泄漏的原因为切入点，针对锅炉水冷壁爆管的处理以及解决优化措施进行了相应的分析与探讨，希望能为我国锅炉使用质量的提升以及电力企业工作效益的优化提供参考和借鉴。

关键词：电力设施；锅炉设备；水冷壁；技术措施

前言：随着我国社会经济的不断发展以及科学技术水平的不断提升，电气化设施的使用已经获得了较大的优化调整，电力工业在当前我国国民总体经济水平增长中也起着重要的作用，社会的发展建设与电力工业的进步之间是紧密关联的。锅炉作为电力公司日常生产工作过程中进行电能与其他能量输出的基本载体，锅炉自身的安全正常运行，能够对国家以及当前区域的社会稳定和经济水平建设以及人民群众生活品质的提升有着重要的影响。由于锅炉长时间处于高温高压的状态下，经常容易出现各种安全事故，其中锅炉水冷壁爆管率是最容易出现事故的薄弱环节，为此，本文针对这一问题进行了分析研究。

一、锅炉水冷壁爆管问题出现的原因

（一）磨损

磨损是锅炉在使用过程中出现水冷壁减薄以及水冷壁爆破的最主要原因之一，由于磨损机理存在差异，在当前水冷壁上主要存在着掉渣磨损、机械磨损以及煤粒磨损等几种情况，在运行的过程中，如果燃烧调节偏离了设计标准，燃烧中心的切圆直径变大或者切圆偏离中心，尤其是在承受的负荷较高时，一次风煤粉的浓度较高、风速较大就会直接对当前的水冷壁产生磨损。其次，如果燃烧过程中的需氧量不足，就会导致燃烧时间较长，或者是出现不完全燃烧问题，导致烟气携带颗粒物会对水冷壁产生直接的冲刷，从而直接造成管壁厚度降低，甚至是管壁损坏。最后，由于水冷壁在进行工作的过程中可能会出现燃烧组织不当，或者是空气动力磁场不稳定的问题，从而导致结焦现象出现，如果焦渣掉落或者是除焦方法选择不当，都会导致磨损问题的出现。

（二）腐蚀

管外部出现腐蚀爆管的位置会存在着大量的含硫沉积物，靠近基体一侧的沉积物通常是黑色的沉积物，并且与管壁之间进行紧密结合。管内出现腐蚀问题，通常是由于水质不合格而引起的，管内腐蚀出现的位置相对来说较为随机，对其进行探测的难度较高。常见的管类腐蚀有氧化腐蚀、酸性腐蚀、碱性腐蚀等。氧化腐蚀主要是由于当前给水氧含量超标，引起的金属表面存在着皿状的蚀坑。至于超高压机组在使用过程中，还可能会出现酸性腐蚀以及碱性腐蚀等问题，酸性腐蚀主要是由于使用酸式磷酸盐进行处理，从而导致的酸性腐蚀的报口附近不会存在着较大的塑性变形，或者是较为明显的蠕胀问题，管类表面的结垢层由多层构成。氢腐蚀是在水管路或者停炉出现的各种含有氧化铁以及氧化铜成分的水渣，在锅炉水冷壁受热面内壁所出现的沉积所导致的。如果当前向火内侧内壁金属与上述氧化物之间进行充分的反应所造成的蒸汽腐蚀就会产生大量的氢气，如果这些氢气无法被气流在短时间内快速带走，就会与钢管表面产生化学作用，使钢管表面出现脱碳现象，导致钢材变脆，进而出现爆管问题。

（三）过热

过热问题可以分为两种，分别是长期过热以及短期过热。长期过热主要指的是当前管壁温度长期高于设计温度，虽然温度超标幅度不大，但是持续的时间相对较长，这样一来就会导致锅炉管材出现碳化问题，韧性下降后导致球化。如果当前管道长期处于过热状态，管道就会进一步加快自身的蠕变速度，导致管径均匀膨胀，最后会在当前管道的最薄弱位置出现脆裂爆管问题。由于长期处在高温状态下进行，工作爆口附近往往会存在着厚度较大的黑色氧化皮。短期过热主要指的是由于管子在温度严重超标的情况下，管道的力学性能严重下降，在这种情况下，管子在受到压力的影响时，很容易会发生塑性变形问题，从而导致爆破问题的出现。由于水冷必会受到炉膛火焰的辐射作用，导致出现短期过热的问题，因此，为了能够更好地降低水冷壁过热问题，应该合理的开展组织燃烧工作。

（四）疲劳受损

锅炉在启动停炉以及受到负荷变化的影响时，都会导致水冷闭管产生交变热应力。与此同时，还可能会由于管内介质的重量以及介质的压力产生变化而导致的振动的出现，此时就会产生疲劳受损，在薄弱环节处出现爆管问题。

二、锅炉水冷壁爆管问题的优化解决措施

（一）优化煤粉细度

由于煤粉在燃烧室内会进行不均匀的分布，这就导致当前锅炉内部整体温度变化差异相对较大，进一步导致水冷壁可能会出现冷热受热不均等问题，导致水冷壁结构产生变形。为此，必须积极采取各种有效措施对其进行处理，尽可能降低事故的发生概率，减少由于煤粉分布不均匀而导致的高温腐蚀问题。在此过程中，首先应该优化煤粉喷射装置结构，减少锅炉煤粉喷射装置的弯头的使用和喷嘴长度。由于弯头处阻力较大，降低了煤粉的流通率。其次需要保证煤粉录输管道有足够长的直线段，即使管道出现分叉结构，也能保证煤粉在管道内均匀运输。然后还应该增加整流装置或导流板，来避免煤粉运输管道内的旋转气流和煤粉惯性分离现象的发生，其结构还可以辅助煤粉在输送管道内的流通。最后应该准确分析锅炉负载情况，规律性的停止煤粉喷嘴工作，保证喷煤嘴能够对称工作，实现锅炉内煤粉喷射均匀。

（二）加强表面抗腐蚀能力

首先可以对水冷壁壁管进行高温喷涂通过高温喷涂处理，能够有效地提高表面的防腐蚀能力，在使用同种材料的前提下，可以通过使用电弧喷涂、等离子喷涂等喷涂技术，在其表面进行防磨剂的喷涂，如此一来能够有效降低优质材料的成本使用费用。使用电弧喷涂技术进行喷涂，不仅能够对水冷壁的厚度进行有效的控制，而且不会影响到水冷壁的整体导热效果。根据相关资料介绍，使用电弧喷涂技术能够有效提高水冷臂的使用时长最多，能够延长五年以上的使用寿命，而且能够在使用过程中，尽可能地降低出现水冷壁爆管事故的可能性，也符合当前锅炉设备的整体使用和检修周期。

其次，还可以使用渗铝管来作为水冷壁管的使用材料。这是由于这种材料具有较好的防护性能使用。这种材料来进行水冷壁的制作能够有效提高水冷壁的抗腐蚀和抗高温能力，通过对国内外大量的研究结果进行分析可以发现，渗铝管能够有效降低水冷壁管的高温腐蚀推进速度，对水冷壁管进行渗铝工艺的处理，能够改变水冷壁管的结构，这一处理模式主要由三部分组成，外层是具有保护作用的氧化铝涂层，中间部分则是合金区域，如此一来不但能够保证水冷壁壁管的强度，而且能够对其表面的抗腐蚀性能起到一定的优化提升作用。

（三）优化添加剂的使用

使用添加剂能够有效提高水冷壁的使用寿命和使用质量。这是由于添加剂与煤粉会在燃烧室内产生化学作用，在这种化学作用下，会出现一种具有较高熔点的稳定化合物，进而能够实现水冷壁的抗高温和抗腐蚀作用。目前看来常见的添加剂主要包括氧化镁、陶土、硅藻土以及氧化的碱类物质，这些物质对于锅炉水冷壁管有着一定的保护作用。比如某电厂在工作的过程中，将氯化镁水浆喷射到水冷壁管的外壁位置，不但能够实现煤灰添加剂的添加使用，而且还保护了水冷壁表面。

（四）加强日常检查与水质管理

由于锅炉水冷壁事故发生的频率相对来说稍微频繁，因此必须进一步加强对其日常的检修工作，做到提前预防，避免爆管问题的出现，按照水冷壁易受腐蚀的难易程度来看，必须选择更具针对性的检查方案，对事故进行事先预判。冷却水是当前水冷壁中承担运输工作的最主要物质，加强对冷却水的监督和管理，杜绝使用质量不达标的冷却水能够有效达到上述目的。与此同时，还应该对冷却水中添加剂的使用量以及使用比例进行认真分析与优化调整，加强添加剂的使用规范标准程度，进一步改善冷却水添加的酸碱度，降低冷却水中所含，有的各种有害物质，对水冷壁可能造成的危害。

结束语：总而言之，锅炉在运行的过程中，会出现各种各样的安全隐患和安全事故，只有通过化学专业工作者、锅炉操作人员等工作人员的通力合作才能够进一步加强各个环节的工作质量，提高凝结水的含氧量，进一步实现对给水品质以及炉水品质的监督，不断提高给水以及炉水的合格率。与此同时，还应该进一步加强对锅炉燃烧的优化调整，不断提高其检修质量。在此过程中，还需要做好跟踪检查工作，在停炉之后，还应该进行相应的防护措施的使用如此一来，才能够有效减少水冷壁爆管问题的出现。

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