鍋爐四管泄漏原因何在?如何預防?

  【摘 要】 鍋爐四管泄漏嚴重影響火力發電廠的正常生產，造成巨大的經濟損失。引起鍋爐四管泄漏的原因較多，其中磨損、腐蝕、過熱是導致四管泄漏的主要原因，本文分析了鍋爐四管泄漏的原因，并從運行角度提供了相應的預防措施。

  【關鍵詞】 四管泄漏 原因 預防措施

  燃煤電廠鍋爐四管是指鍋爐的水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器。鍋爐四管在鍋爐中占有非常重要的地位。據不完全統計，火力發電廠發生的事故數量約有一半發生在鍋爐專業，而鍋爐專業發生的事故，有一半以上發生鍋爐四管泄漏。火電機組一旦發生鍋爐四管泄漏就只有采取強迫停爐，進行搶修，嚴重影響火力發電廠的正常生產，造成巨大的經濟損失。防止四管泄漏對減少非停次數，提高機組長周期運行有著非常重要的意義，是提高火力發電機組可靠性的需要，是提高發電設備經濟效益的需要，也是創建火力發電廠的需要。本文通過對造成四管泄漏原因的分析，主要從運行角度提出防止四管泄漏的技術措施。

1、造成四管泄漏的主要原因分析：

  1.1原始缺陷或焊接缺陷

  由于各種原因，鋼鐵廠鋼管制造質量不能得到完全保證，管材在制造時發生的缺陷與鋼鐵鍛壓、延展時的缺陷，即氣泡、夾層、折疊、壁厚不均、退火不良、晶粒度等加工誘發了其缺陷的發展。

  鍋爐本體是由焊接安裝在一起的，受熱面的每一根管子都有很多焊口，整臺鍋爐四管焊口幾萬余道，受熱面是承受高溫、高壓的設備，因此焊接質量對鍋爐安全經濟運行有著重大的影響，焊口泄漏和結構應力、坡口形式、焊接材料、焊接參數、熱處理工藝和焊工技術水平有關。

  1.2磨損

  磨損主要是由于灰粒對管壁撞擊和磨削引起。對飛灰磨損的主要影響因素是煙氣速度、飛灰濃度、粒度半徑的大小、灰粒的物理化學性質以及受熱面的布置與結構特性。此外，還與運行工況有關。同時灰濃度大，容易引起強烈的磨損。因此，煤粉爐尤其是燒多灰燃料時，磨損問題更為嚴重。此外，如果在煙道局部地區造成飛灰濃度集中，例如煙氣走廊，也會引起嚴重磨損。如果燃料灰粒中多硬性物質，灰粒粗大而有棱角，受熱面所處煙溫較低而使灰粒變硬，則灰粒的磨損性也加大，尤其是在省煤器區，煙氣溫度低，灰粒變硬，磨損就更嚴重。煙氣流速的影響為嚴重，因為磨損量與速度成三次方關系。因此，布置受熱面時，應使煙氣流速不太大，更應避免局部地區流速過大。

  1.3腐蝕

  金屬管受腐蝕作用，管壁會逐漸減薄，當管壁厚度小于一定值而沒有得到相應的處理，就會導致腐蝕爆管事故的發生。腐蝕包括管外高溫壁腐蝕和管內化學腐蝕兩種。

  高溫管外壁腐蝕發生的部位主要是高溫高壓鍋爐熱負荷高的區域。產生腐蝕的原因主要是煤中含硫，主要是以硫酸為主要成分的熔鹽腐蝕和硫化氫及硫氧化物造成的氣態腐蝕。大量的研究結果認為，在煤燃燒過程中，煤中的硫化合物與氧發生反應，同時在高溫燃燒中，煤中的K、Na鹽類轉化為它們的高價氧化物氧化鉀和氧化鈉，這些氧化物會與生成的三氧化硫反應，生成它們的硫酸鹽，硫酸鹽進一步與三氧化二鐵、三氧化硫發生反應而生成復合硫酸鹽。這些復合硫酸鹽在550---580℃的溫度范圍內呈熔融狀態粘附在管壁上與Fe發生反應從而加快了爐管的腐蝕。

  管內化學腐蝕就是當水冷壁管內有沉積物時（垢或水渣），在這些沉積物下面會引起水冷壁腐蝕，這種腐蝕稱為酸、堿腐蝕。這是因為爐水中的酸性、堿性鹽類破壞了金屬保護膜的緣故。在正常運行的條件下，水冷壁管內壁常覆蓋著一層Fe3O4的保護膜，它具有良好的保護性能，使水冷壁免受腐蝕。但如果爐水pH值超標時，就會使保護膜遭到破壞。當pH值在規定范圍內，水冷壁管腐蝕速度小，此時保護膜穩定性高。PH值過高或過低都會使腐蝕速度加快。當pH值過高時，易發生堿性腐蝕。pH值過低時，易發生酸性腐蝕。所以在正常運行條件下，要求爐水pH值保持在規程規定的范圍內。另外當噴水減溫水質不良、鍋爐分離裝置損壞或其它原因使飽和蒸汽品質惡化時，過熱器、再熱器的管內可能發生結垢，引起過熱脹粗直至爆管。鍋爐停用時，管內水或漏入濕空氣氧氣、二氧化碳和二氧化硫與管內壁接觸會產生化學腐蝕。

  1.4過熱和超溫

  各種鋼材都有許用溫度范圍，在此范圍內，可按照其使用壽命安全工作。當實際壁溫超過金屬許用溫度時金屬的機械性能、金相組織會發生變化，金屬蠕變速度加快，強度急劇下降，導致管道破裂。管道壽命是按照一定的工作溫度和應力承受能力來設計使用的。蒸汽溫度超過設計溫度后，雖未發生過熱，也會使金屬組織穩定性變差，蠕變速度加快，其工作壽命縮短

    根據試驗研究，材料達到破壞的時間與蠕變速度成反比，隨溫度的升高呈指數關系縮短。超溫爆管包括長期超溫爆管和短期超溫爆管兩種。

  運行中由于某種原因，造成管壁溫度超過設計值，只要蒸汽超溫幅度不大，就不會立即造成管子損壞，但管子長期在超溫下工作，鋼材金相組織會發生變化，蠕變速度加快，持久強度下降，在使用壽命未達到預定值時，提早爆破損壞。這種損壞稱為長期超溫爆管。一般發生在受熱面管屏的外圈護屏管的向火側，以過熱器出口管段較為常見。

  受熱面管子在運行中，由于冷卻條件惡化等原因，管壁溫度在短時間內突然升高，使鋼材的抗拉強度急劇下降。在工質壓力的作用下，溫度的向火側，首先發生塑性變形，管徑脹粗，管壁變薄，發生剪切斷裂而爆破。這種爆管稱為短時超溫爆管。此種爆管多發生在水冷壁和凝渣管上熱負荷部位。

  2、運行中防止四管泄漏的措施:

  防止鍋爐四管泄漏，提高鍋爐運行的可靠性，減少鍋爐非計劃停運。必須要在鍋爐的設計、制造、安裝、運行、檢修、改造等各個環節實施全過程的技術監督和技術管理。本文在電廠運行方面如何防止和減少四管泄漏的發生。

  2.1鍋爐負荷增加，煙氣流速也就增加，飛灰磨損就加快。

    煙道漏風增加，也將使煙氣流速增高而加快磨損，運行中燃燒不良，飛灰含碳量大量增加時，因焦碳粒比灰粒硬而加快磨損。因此在鍋爐運行中，應保證合格的煤粉細度，注意調整燃燒，減少飛灰中的含碳量，同時要嚴格控制鍋爐本體、空氣預熱器和制粉系統的漏風量，尤其是爐底漏風，適當減小煙氣流速這對防止受熱面的磨損和超溫具有相當重要的意義。

  2.2加強化學監督提高給水品質。

    盡量減少給水中的銅、鐵含量，降低給水的碳酸鹽堿度，減少爐水中游離的氫氧化鈉。為此，必須防止凝汽器泄漏。此外，還必須保持鍋爐良好運行方式，保證連續排污、定期排污的正常運行，當發現鍋爐水質不合格時，運行人員應增加定排次數，確保鍋爐水質盡快合格。控制爐膛局部熱負荷不要過高，過于新投運和運行一段時間后的鍋爐，應按規定進行化學清洗等以防止水冷壁管的垢下腐蝕。

  2.3嚴禁鍋爐超溫運行。

    正常運行期間保證各受熱面的溫度在規定范圍內，變工況下或機組發生異常時，及時調整汽溫，防止汽溫大幅度變化和長時間超溫。同時密切監視鍋爐蒸汽參數、蒸發量及分離器水位，主要指標要求壓紅線運行，防止超溫超壓、滿水和缺水事故的發生。當燃用煤質較差的煤種導致減溫水量不足時，運行人員應進行燃燒調整，降低爐膛火焰中心，防止主再熱汽溫出現超溫現象。如調整無效，應及時聯系值長減負荷，確保主再熱溫度在規定范圍內運行。

  2.4鍋爐啟停應嚴格按啟停曲線進行，控制鍋爐參數和各受熱面的管壁溫度在允許范圍內，并嚴密監視,及時調整,防止鍋爐各參數大起大落。

    在啟、停爐操作中，嚴格控制升溫、升壓速度，按規定進行水冷壁下聯箱排污工作，盡快建立水循環，及時切換油嘴，保證受熱面受熱均勻，杜絕半側燃燒，消除熱偏差。鍋爐啟動時，及時投入溫水減溫水，以增加省煤器的通流量，尤其是熱態啟動時，但要注意減溫水量的控制，盡量不要用冷水減溫，以防造成水塞。

  2.5鍋爐啟動前或打水壓時，要控制好水溫和上水速度，一般水溫保持在30～70℃，上水時間冬季要較夏季慢些；停爐后嚴格按規定進行停爐冷卻，以防鍋爐快速冷卻造成管壁、聯箱等處溫差變化過大。注意停爐保護，根據停運時間長短，做好鍋爐停運后的保養工作，一般情況下應進行熱爐放水，防止空氣中的氧和水分對管內壁的腐蝕。

  2.6鍋爐燃燒器應對稱均勻地投入，保證火焰中心適宜，防止結渣，減少熱偏差，注意控制好風量，避免風量過大或缺氧燃燒，防止鍋爐尾部再燃燒或過熱器超溫。

  2.7加強對吹灰管理，應根據實際情況確定鍋爐受熱面吹灰的周期。

    應防止吹灰時漏汽，漏水或吹損受熱面。鍋爐結渣時，應及時進行吹灰和處理，防止形成大渣塊掉落砸壞冷灰斗水冷壁管。并及時檢查聲波吹灰和水吹灰應力等參數變化，盡早發現處理吹灰器缺陷，防止吹灰器故障，吹壞水冷壁和過、再熱器管子。

  2.8定期進行安全門試驗，保證安全門動作可靠，防止鍋爐超壓運行。

  3、結束語

  防治鍋爐四管泄漏工作是一個復雜的系統工程，需要在統一的要求下， 結合具體情況， 不斷完善制度、標準、規程體系，依據制度和標準規程、規范，不斷深入地開展工作。在重視人員培訓和交流協作的同時，重視運行的規范操作和精確控制，做規范細致的防磨防爆檢查工作，重視設備的更新改造，重視問題和事故的深入分析和落實整改。只有這樣，才能保證設備的健康狀況，將鍋爐四管泄漏降到低程度。