2015年度上海并网发电厂发电锅炉“四管”泄漏原因分析及建议

陈 捷，陆 云，李 驹

(1.上海外高桥发电厂有限责任公司，上海 200245；2.国网上海市电力公司电力科学研究院，上海 200437)

2015年度上海并网发电厂发电锅炉“四管”泄漏原因分析及建议

陈 捷1，陆 云2，李 驹2

(1.上海外高桥发电厂有限责任公司，上海 200245；2.国网上海市电力公司电力科学研究院，上海 200437)

汇总了上海电网2015年度发电锅炉“四管”泄漏原因分析，同时结合历年发电锅炉“四管”泄漏次数和原因进行比较。就目前上海地区电网发电机组“四管”与其它设备泄漏的现状，就如何减少和避免锅炉设备爆泄次数、消除安全隐患、确保锅炉安全运行提出一些建议，供相关电厂参考。

发电锅炉；锅炉设备；“四管”泄漏

1 概述

并网电厂的发电机组正常运行时，发电锅炉中“四管”(过热器管、再热器管、省煤器管、水冷壁管)和承压设备泄漏将导致机组停机。到2015年底为止，上海地区并网电厂共有1 000 MW级机组6台，600 MW机组6台，300 MW级机组16台，燃气轮机机组20台，其他小机组19台，总装机容量约19 500 MW。2015年度上海地区并网电厂“四管”泄漏和承压部件泄漏共发生20次，其中900 MW以上机组发生1次，600 MW机组发生2次，300 MW以上机组发生5次，125 MW机组以下发生12次。

2 “四管”泄漏次数比较及原因分析

2015年度上海地区涉网电厂共发生“四管”和承压部件泄漏20次，其中水冷壁泄漏发生7次，省煤器泄漏发生6次，过热器泄漏发生3次，再热器泄漏发生0次，其他部件发生泄漏4次。

2015年度上海地区涉网电厂共发生“四管”泄漏20次，其中由于原材料缺陷原因泄漏发生4次，由于焊接质量原因泄漏发生4次，由于磨损减薄原因泄漏发生4次，由于短时过热原因泄漏发生1次，由于长时超温原因泄漏发生1次，由于设计原因泄漏发生1次，由于其他原因(包括疲劳裂纹、材质老化等)泄漏发生5次。

由于各电厂严格按计划对机组进行检修，重点做好防磨防爆检查和锅炉定期检验，及时对锅炉“四管”泄漏情况及防范措施和方法进行分析和总结，上海地区并网电厂“四管”泄漏现状属可控范围，能较好保持机组设备的健康水平。

磨损减薄仍然是三个年度中“四管”泄漏主要原因，分别占2013年度、2014年度总爆泄次数的32%、28.5%、20%。磨损减薄现象主要与锅炉燃烧煤的品质和燃烧技术有关，近年来由于煤炭供应紧张，采用掺烧煤的燃烧技术也是诱发“四管”泄漏重要原因之一。电站锅炉通常在燃烧时产生大量的烟气，烟气中的颗粒度大小与煤的品质有关。当烟气中的飞灰在“四管”的表面或烟气走廊处随着负压的炉膛流动，对金属外表面产生磨损。有的受热面区域会产生“死角”，烟气在该区域形成一个相当于“涡流”场，加速对“四管”金属表面的磨损。而在锅炉斜炉底由于飞灰堆积产生自重而滑动对水冷壁管进行磨损。金属表面受到烟气长年累月的磨损，导致管壁减薄。当管壁减薄到一定量时，就会发生爆泄现象。在老机组运行过程中，低温再热器、省煤器磨损减薄导致泄漏占据了最重要的因素。

在2015年度机组爆泄原因次数统计中(统计数据包括承压部件断裂失效和爆裂)，由于其他原因(包括材质老化、疲劳裂纹、化学腐蚀)导致泄漏的次数有上升的趋势。随着锅炉设备运行时间的增加，锅炉“四管”本身的许多问题慢慢暴露出来。总体来讲，这些因素导致的泄漏仅仅是个案，不代表共性问题。但仍希望电厂能引起足够的重视，将这些个案因素消除在检修中。

3 “四管”及承压部件爆泄原因及反措

当前大型塔式布置燃煤锅炉水冷壁管泄漏的问题逐步显现，逐渐形成了共性倾向，有必要加以重视和及时落实防治措施。

3.1 水冷套磨损问题

水冷套管子的磨损主要发生在水冷套的里(内)侧，且在煤粉喷嘴与二次风喷嘴之间，失效特征为磨损。从燃烧器结构分析，无论是一次风或二次风的喷嘴与喷管连接部均存在一定的间隙，部分风、粉可以通过这一间隙通道进入炉膛。当间隙通道的风速达到较高时，在煤粉喷嘴与二次风喷嘴之间的区域有条件形成回流气体(即涡流区)，回流气体吸收并伴随间隙通道扩散的煤粉不断对管壁冲刷，造成煤粉对水冷套管子的磨损。

针对这一情况，目前有二种防治方法比较有效：

(1)在回流气体磨损区域加装防磨板，注意防磨板的宽度和长度尺寸必须覆盖整个回流磨损区域。

(2)在回流气体磨损区域敷设防磨损材料，注意敷设耐磨材料时需要焊接钩钉，不然耐磨材料容易脱落。

3.2 T23材料水冷壁管泄漏问题

超超临界直流锅炉(2956 t/h)的水冷壁材料采用T23钢，投运后水冷壁泄漏问题比较突出。其主要原因是T23钢的焊接质量要求比较高，锅炉制造时对它的焊接性能缺乏足够认识，现场焊接残留大量的焊接缺陷，这些焊接缺陷的出现和扩展是水冷壁泄漏的根本原因。电厂的技术人员通过不懈努力，目前水冷壁泄漏率显著下降，趋于稳定和正常。

采取的主要防治措施如下：

(1)加强开展锅炉防磨防爆检查和焊接缺陷的专项检查，最大限度地消除残留缺陷，降低泄漏机率，提高水冷壁的安全可靠性；

(2)加强现场检修焊接过程的质量监督检查，严格执行焊接热处理工艺要求，提高焊接质量和性能，防止和杜绝新增缺陷的产生。

3.3 省煤器的磨损

省煤器磨损问题主要发生在中、小型燃煤锅炉上，由于锅炉尾部烟道面积小烟速较高，容易发生省煤器管磨损问题，一直以来都是“四管”泄漏的重灾区，比较难以彻底解决。

目前最新技术有一种翅片式省煤器，具有良好的防磨效果。但要提示注意的是，通过实际使用发现卡片式翅片省煤器防磨效果好，螺旋式翅片省煤器的防磨效果差，所以在更换选择省煤器时应注意翅片的形式。

4 降低“四管”泄漏次数应对措施

(1)加强焊接管理及原材料监督

从事故统计中可以看出，安装焊接缺陷是威胁电厂主设备安全运行的隐患之一。因此，各电厂要吸取教训，把焊接管理放在首位，一方面重点抓好焊工培训与上岗前的焊接工艺评定工作。另一方面要要严格焊接检验制度，切实加强焊工自检，技术人员专检及无损检测人员检测的工序制度。

在机组运行正常运行中也存在因在机组安装时错用钢材而引起的泄漏事故。因此领购的合金材料及零部件在使用前，必须进行100%光谱分析，严防钢材错用。对高温紧固件备品，使用前进行了100%硬度复查和100%超声检测。

(2)加强加强检修和基建施工管理

按照相关规定和考核办法，加强文明施工管理和考核，加强施工人员素质教育，做到工完料清。杜绝生产垃圾落入锅炉四管、联箱内。减少因异物堵塞造成的锅炉“四管”短期过热破坏。

(3)加强受热面的监视、检查和治理的力度

利用每次检修和停炉机会对受热面进行检查和冶理，做到逢停必检。加大受热面的防磨防爆检查和投入。加强对尾部低温过热器、低温再热器、包覆过热器等检查的力度。对在检查中发现变形的管排应及时进行调整，防止烟气走廊的形成，使烟速均匀；对烧损、脱落的护瓦进行重新安装；针对煤质灰份大、尾部易磨损现象，应超前防范、控制风险，对弯头及其它磨损严重的部位采取必要的防磨措施如安装护瓦、喷涂耐磨涂料等来减少磨损破坏。

(4)加强运行管理，做好运行调整，控制烟气流速

烟气的流速对受热面的影响很大，因此运行调整首先要控制好烟气流速。控制烟气流速应在锅炉燃烧和传热的前提下，尽可能的降低水平烟道处过量空气，控制好炉膛负压，及时调整风量，保证送风和引风的均衡。减少烟气中的飞灰含量也可以从经济角度考虑提高烟气流速。烟气中飞灰含量降低后可以很大程度上减少受热面的磨损。

随着电厂掺烧煤技术的应用，调整煤比参配或制粉系统可以减轻烟气中的飞灰量，如采用较细的煤粉细度，降低飞灰的撞击动能，压制火焰高度，使飞灰能够以焦渣的形式沉入炉膛底部的捞渣机中等。

在运行调整中还应严格控制管壁温度，减少和杜绝超温现象的出现。及时调整减温水量，减少管子特别是过热器管子的介质短路现象，减少火焰烧偏或贴壁，都可以减少超温的出现。超温大部分出现过热器部位。

过热器超温同锅炉负荷有关系，锅炉负荷增加，过热器温度也随着升高；还与过量空气系数有关，过量空气增加，烟气流速增大，对流传热加剧，导致过热器温度升高；给水温度升高，过热器温度也随着升高；受热面结焦，过热器温度也随着升高等，对于再热器同样存在上面的问题。运行调整是一个综合性的调整过程，不仅要调整好减温水量控制蒸汽温度，同时要调整好燃烧稳定、及时吹灰保持受热面干净、控制好烟气流速和过量空气系数、根据燃煤的特性合理选择燃烧方式和调整燃烧角度等。

(5)做好“四管”泄漏事故失效分析工作

督促电厂对四管爆漏事故要如实记录爆漏前的运行工况及处理措施。认真分析每一起“四管”爆漏事故，查明原因，明确责任，以便吸取教训，采取相应的改进措施。

4 结语

“四管”泄漏是对发电锅炉来说是一个永恒的主题，是经常性的工作，杜绝四管泄漏也是很难实现的，只有对泄漏进行根据原因的防治和预防。

做好运行调整是防止四管泄漏的措施，运行调整主要从防止超温、防止烟气流速过大、防止火焰烧偏、防止结焦等方面着手。

受热面的防磨是从外部治理，在其他条件不能满足时采用防磨可以减缓磨损进度。根据电厂的实际情况合理选择防磨型式，可以从经济和效益方面综合考虑。

提高各级人员的责任心是防止四管泄漏的关键。锅炉自安装以后其许多设备是难于更改的，只有结合现有设备的特点做好设备改进，及时消除设备缺陷才能保证锅炉设备的安全可靠稳定运行，真正实现稳发多供的电厂生产宗旨，从而确保电网的安全。

[1] 窦怀武.锅炉四管泄露原因分析及处理[R]. 国电靖远发电有限公司，2010.

[2]胡 安，等.锅炉“四管”泄露原因浅析[R]. 哈尔滨锅炉厂有限责任公司，2012.

(本文编辑：杨林青)

Analysis and Suggestions for Shanghai Grid Plant Power Boiler "Four Tubes"Leakage in 2015

CHEN Jie1，LU Yun2，LI Ju2

(1. Shanghai Waigaoqiao Power Generation Co., Ltd.，Shanghai 200245, China； 2. State Grid Electric Power Research Institute, SMEPC, Shanghai 200437, China)

This paper summarizes the reasons for Shanghai grid power generation boiler " Four Tubes" leakage in 2015, meanwhile comparing with the annual leakage frequency and reasons in the previous years. Thereupon, some suggestions are proposed as to how to reduce and prevent boiler equipment leakage frequency, eliminate potential safety problems, and ensure the safe operation for reference of related power plants.

power boiler; boiler equipment; "Four Tubes" leakage

10.11973/dlyny201606022

陈 捷(1975),男，工程师，从事发电企业金属技术监督工作。

TM621.2

B

2095-1256(2016)06-0768-03

2016-10-25