电厂锅炉泄漏的主要原因及应对措施

2015-04-17孙煜

冶金动力 2015年11期

孙煜

1 前言

锅炉是发电机组三大主机之一，是电机组能够稳定运行的重要因素。据统计，我国火力发电厂意外停运事故中，有50%的原因是因为锅炉事故，锅炉事故中，以水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管的泄漏事故最为常见，占电厂事故总时数的1/3，所以做好锅炉的防泄漏工作，对我国的电力安全至关重要。

2 电厂锅炉泄漏原因分析

2.1 受热面材质原因

锅炉受热面再热器工作区域环境恶劣，管内是高温高压的蒸汽，管外的烟气温度在900～1100℃之间，所选用的材料至关重要。我国先使用的是镍铬含量较低的耐热钢种，但管道成材率极低，强度也不够，所以在八十年代使用钢研—102材料，并沿用至今。近年来，爆管现象增多，经研究发现，钢研—102材料，抗氧化性能较差，不适宜在600℃及以上温度工作。查阅发现，当前国外用的是SA213—304H奥氏体的耐热不锈钢，抗氧化温度达到了704℃，所以，通过对新型材料的研制，这一问题是可以解决的。

2.2 蒸汽和火焰参数调整不当

在锅炉运行过程中，蒸汽温度是波动频繁、调整量最大的，蒸汽温度长时间超过限度，会产生高温蠕变，管道在疲劳应力的作用下，就会造成管道泄漏；出于对控制循环锅炉的调温需要，再热器必须放于炉膛出口处，这就造成锅炉两侧再热汽温差距过大，造成再热器的超温爆管；在超长时间高温状态下，钢材料组织结构发生变化，在内部蒸汽压力作用下，向火侧首先发生塑性变形，管径变粗而管壁变薄，就会导致剪切断裂而发生爆破；燃烧室内的火焰调整不当，导致烟气从一侧冲刷，导致结焦，并形成热腐蚀。还会造成烟气走廊的形成，加剧部分管道的烟气流通速度，磨损加剧，减少受热面的使用寿命，发生爆管泄漏。

2.3 受热管道设计偏差和高温腐蚀

管道在设计和布置的过程中，虽然会考虑到部件承压的问题，但由于受到现场位置的限制，大多会存在一些不能及时发现和消除的隐患，影响承压部件的使用寿命。首先涉及到的是接口的焊接问题，据统计，自发电厂投产以来，有80%的泄漏原因是焊接质量问题。在安装、检修焊接质量问题的时候，也会造成焊接部位生产应力集中和接头机械性能下降，致使焊接口成为薄弱部位，容易造成爆管。

高温腐蚀主要是因为高温烟气中会分析出钾或钠离子，烟气中的SO3与这两种离子发生化学反应就会合生成复合硫酸盐，侵蚀管壁，造成管壁变薄，应力加大，在内部介质压力作用下，就会变粗、膨胀，最后导致爆裂泄漏；其次，长期在高温环境下工作，必然会导致内部结构后的变化、塑性下降，在外力作用下就会发生爆裂泄漏。这一问题主要分布在水冷壁热负荷区域。

2.4 管道内部循环和煤质冲刷

在锅炉停运的时候，因为维护不彻底，就会在受热面沉积一些氧化物等杂质，或者在低负荷运转时，馆内发生了汽阻，在锅炉启动后，这些杂质在高温水蒸汽的作用下，发生高温氧化，最后演变成FeO等氧化物沉积在受热管道中，这就造成了管子的阻塞，导致管内工质与受热面的管道内壁换热恶化，造成受热面超高温爆管泄漏。这一问题需要我们严格执行锅炉的维护制度，及时清洗受热管道，防止杂质在管内的堆积[1]。

煤质冲刷主要是因为原煤本身的应用积灰就在25%左右，在燃烧过程中，必然导致飞灰浓度的极度增高，对受热面的磨损加大。此外，它还造成了过热再热器、和水冷壁部位的积灰增加，不仅影响管子的传热性，还会与其他物质进行反应，形成酸性物质，对管壁进行腐蚀。特别是飞灰中SiO2的含量对磨损程度影响很大，当其含量超过60%时，磨损会显著加剧。

2.5 其他原因

锅炉泄漏的其他原因主要是受热面积灰的结焦、吹灰器吹损、管道应力集中、机械损伤。积灰结焦会影响管道的传热，使管道长期高温，形成蠕胀，在管道应力破坏下而导致泄漏；吹灰器吹损是由于其本身内漏、不旋转，或者是吹灰时带水、吹灰蒸汽压力过高造成的；管道应力集中是由于锅炉结构或者是煤质结焦造成传热受阻、机组负荷变化大等原因造成的；机械损伤主要是因为支吊架松动、定位块脱落、管卡，在运行过程中，与管道相互摩擦，加大了管道的磨损，造成爆破泄漏。

3 锅炉泄漏应对措施

3.1 问题处理

上文中已经介绍过，泄漏的主要原因是因为爆管，下面就介绍一下如何对这些爆管进行处理。

过热管处理要立即汇报有关领导，降低运行参数、负荷，做好停炉的准备，如果管道损坏不严重，可以短时间内运行，要注意损坏部分是否扩大，如果损坏扩大或者是无法维持正常气温，应立即停炉，并要做好灰的处理，防治堵灰；再热器的处理是立即通知相关单位，对泄露处进行检查，做好停炉准备，损害不严重时，适当减少负荷，并请示停炉，把汽包维持在正常水位，若无法维持正常水位，再热汽温超限时，立即停炉，保留风机运行，直到压力消失，没有蒸汽；水冷闭管损害不大的情况，可以维持正常水位时，可以降低负荷，做短时间运行，但要密切监视汽包水位和炉内燃烧，做好停炉准备[2]。如损害严重，无法维持正常水位时，停炉后，维持通风系统的运转排除烟气和蒸汽，至少要保留一台炉水泵运转，维持汽包水位。如果泄漏特别严重，停炉也无法维持汽包水位，应马上停止给水，同时停止炉水泵，将炉水泵全部断电。停炉后，电除尘应立即停电，防止电极积灰，迅速将电气除尘、省煤器灰斗中的灰冲尽，防止堵灰；省煤器损坏后，要加强锅炉进水，保持汽包水位，降低负荷，做好停炉准备，并加强对汽包水位和给水量的检测，如果省煤器管泄漏严重，加强上水后也不能维持汽包水位时，要立即停炉，将炉水泵全部停电。停炉后，反应维持汽包水位，至少维持一台炉水泵的运行，维持两台空预器运行，所有的放水门关闭，禁止开启省煤器再循环装置。

3.2 泄漏的预防

对于防泄漏来说，主要是进行防磨防爆的措施。首先要加强金属的监督检验，严格按照有关的制度流程，做好管壁厚度的测量和金相组织的鉴定工作。重点是要做好锅炉厚壁容器的监督，进行使用寿命的评估。压力管道的金属监督也要重视；其次，做好防磨防爆工作的检查，对于经常受飞灰和机械磨损的地方、膨胀不畅致使拉裂的地方、受蒸汽吹灰的气流冲击的地方，要及时检查、及时维修；我们还要对检查工艺进行质量上的提升。对各种接口都要掌握清除，焊接前的预热和焊接后的热处理都要做好[3]。对于人员素质，要特别注意；加强吹灰器的管理，选择或研制受热面的材质，优化受热面的结构；控制好机组的启动、停止，在运行过程中注意参数的调整，防止参数的超限；监督检修用的材料保管和使用的过程，加强炉水化学监督；最后，做好新技术、新设备的研究使用工作，不断提高基础设施运转水平。