锅炉水冷壁管泄漏原因及防止措施

吴贵祥 张海德

（内蒙古乌海市海勃湾发电厂，内蒙古 乌海016000）

1 锅炉水冷壁管磨损机理

锅炉水冷壁管的磨损主要集中在三个区域：炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损；炉膛四周角落区域管壁的磨损；不规则区域管壁的磨损。

1.1 炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因：一是沿炉膛内壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变，因而对水冷壁管产生冲刷，对水冷壁管产生磨损；另一个原因是在过渡区域内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，在局部产生涡旋流，对水冷壁管产生磨损。

1.2 炉膛四周角落区域管壁的磨损原因是角落区域内壁面向下流动的固体物料密度比较高，同时流动状态也受到破坏。

1.3 不规则区域管壁（如温度计、差压计等处穿墙管等）的磨损原因主要是不规则管壁对局部的流动特性造成较大的扰动。

2 锅炉水冷壁管出现泄漏的原因有如下几点

2.1 锅炉卫燃带处应注意避免出现“凸台”，包括水冷壁管对接焊缝打磨不平形成的“凸台”及卫燃带水冷壁管浇注料形成的“凸台”。如果出现“凸台”，使得下降灰流与水冷壁管形成了冲击角，不仅加剧对接部位的焊口和鳍片的磨损，而且还对邻近管子造成严重磨损。这是由于炉内循环物料沿水冷壁向下流过凸台时改变方向，直接冲刷水冷壁管子的某个部位，造成该处水冷壁快速冲刷磨损，尤其是水冷壁管与浇注料接触的两侧。

2.2 锅炉卫燃带水冷壁管火焰喷涂防磨区域出现局部材质掉落现象，致使水冷壁管产生了切割效应，加剧了管壁磨损，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。

2.3 锅炉运行中的烟气流速是影响锅炉水冷壁管磨损最主要的因素。研究表明，锅炉水冷壁管磨损量与烟气流速的3次方成正比关系。在锅炉实际运行过程中，锅炉运行人员担心流化不良，为了提高锅炉运行保险系数，常以较大风量运行，造成烟气流速过快，严重加剧锅炉的磨损，同时增加厂用电量。

2.4 腐蚀

2.4.1 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。

2.4.2 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。

当炉水中含有游离的氢氧化钠时，就会使炉水中的pH值升高，引起碱性腐蚀。凝汽器漏泄会将冷却水中的MgCI2、CaCI2带入锅炉，在炉水中生成盐酸，引起水冷壁管的酸性腐蚀。

为防止水冷壁管的垢下腐蚀，首要的任务是加强化学监督提高给水品质。尽量减少给水中的铜、铁含量，降低给水的碳酸盐碱度，减少炉水中游离的氢氧化钠。为此，必须防止凝汽器漏泄。此外，还必须保持锅炉良好运行方式，保证连续排污、定期排污的正常运行，控制炉膛局部热负荷不要过高，过于新投运和运行一段时间后的锅炉，应按规定进行化学清洗等。

2.5 膨胀受阻

水冷壁因膨胀受阻而拉裂的现象时有发生，被拉裂的重点部位是炉膛四角和喷燃器附近，尤以直流喷燃器更为突出。被拉裂造成漏泄的具体部位，多数是大滑板与水冷壁管焊接处，该处的焊点大部分是由于安装时焊接质量不高，加之运行中大滑板与水冷壁膨胀不一致造成的。

3 锅炉水冷壁管泄漏预防措施

3.1 为了避免卫燃带水冷壁管对接焊缝打磨不平形成的“凸台”及卫燃带水冷壁管浇注料形成的“凸台”。应加强锅炉安装及筑炉施工过程中的检查、验收工作，保证施工工程质量。

也可以对水冷壁管处浇注料炉墙改进性，将此处水冷壁管结合处下方悬空，不进行浇注，让下落的灰直接撞击浇注料。同时，卫燃带水冷壁管对接焊缝设计时可考虑进行上移或下移，以避免在焊缝处形成的“凸台”，造成水冷壁管磨损。

3.2 定期对卫燃带水冷壁管进行超音速电弧喷涂。超音速电弧喷涂是目前国际上比较先进的喷涂施工方法，比普通电弧喷涂和火焰喷涂较理想，以电弧为热源，将熔化的耐磨合金丝材用高速气流雾化，并以高速喷到工件表面形成涂层的一种工艺。可以延缓磨损来延长锅炉运行周期，是一种技术经济性比较好的方法。为了保证超音速电弧喷涂的质量，应做好施工技术与管理、验收检测等过程中存在的一些技术问题。

3.3 锅炉运行调整

3.3.1 严格控制适宜的入炉风量，一次风在保证正常流化的情况下，合理调整一、二次风配比，一次风比例占50～60%，一次风比例占40～50%，降低烟气流速，减少水冷壁管的磨损。

3.3.2 控制合适的炉膛差压、料层差压。料层差压偏高，流化风量增大，增加了锅炉水冷壁管的磨损和电耗。炉膛差压偏高，锅炉炉膛内灰浓度增大，增加了锅炉水冷壁管的磨损。

3.3.3 应特别注意燃料特性对磨损的影响，严格控制入炉煤的煤质和粒度。流化床锅炉的燃料适应性广，可以燃用劣质煤，但是燃用优质煤，流化床锅炉的优势更加明显，排渣热损失小，电耗低，锅炉效率高，水冷壁磨损减小。严格控制入炉煤粒度，尽量避免燃用高磨损的燃煤和煤中配比的控制，入炉煤粒度最大不应超过13mm。

3.4 如何尽早发现锅炉水冷壁管出现泄漏

由于循环流化床锅炉燃烧特性，决定了锅炉磨损存在的必然性，在采取措施减少、延缓水冷壁管磨损的同时，如何及时发现已出现泄漏的水冷壁管，避免更大范围的泄漏，结合锅炉运行情况，提出以下几点：

3.4.1 锅炉给水流量与锅炉主蒸汽流量差值异常变大时，应及时对给水流量、蒸汽流量表计进行校验，确认流量表计显示的正确性。若表计无异常，此现象可作为判断水冷壁管出现泄漏最直接、简单依据之一。

3.4.2 锅炉运行中，应注意观察卫燃带附近炉墙是否潮湿、是否有泄漏声等来判断水冷壁管是否出现泄漏。

3.4.3 如果锅炉燃用煤质相对稳定，可通过锅炉机组其他表计，如蒸汽、给水压力、引风机电流、排烟温度、返料器温度表计的变化，来判断水冷壁管是否出现泄漏。