燃煤锅炉水冷壁爆管分析

兰兴旺

摘 要： 锅炉水冷壁爆管将直接影响到锅炉的正常运行，也会对使用效果造成一定的影响。本文通过对锅炉水冷壁的宏观检查、化学物理分析来对爆管原因进行分析，确定根本原因。锅炉水冷壁爆管的原因多为水循环故障、腐蚀与裂纹等。通过对根本原因的分析，制定出相关的避免水冷壁爆管的有效措施，提高使用效率。

关键词： 锅炉；水冷壁；爆管

引言

锅炉在电力企业中担当着重要的作用，也是民用取暖的热能供给源。锅炉设施的正常运行是企业生产、民用取暖的基本保障。随着锅炉的长期运行，其水冷壁会发生相应的磨损。长期的磨损往往会导致水冷壁的开裂甚至泄漏。水冷壁的开裂和泄漏会间接影响到电厂的经济利益，水冷壁管的开裂不仅会使机组不能正常运行，导致电厂的发电量大幅度的下降，同时电厂还需要增加人员对电厂进行检修工作，相应的检修费用也会直接损害到电厂的经济利益。

一、锅炉水冷壁爆管的危害

首先对锅炉的水冷壁管有一个初步的了解。其一般敷设在锅炉的炉膛四周，由多根并联管组成的水冷包壳。水冷壁是锅炉的主要受热部位，由多根钢管组成，吸收膛中的高温辐射热量，内部介质受热后做上升运动，蒸发的气体或流动的水在管内流动，外部则接受锅炉的热。水冷壁管开始的主要作用并非是为了受热，而是为了使炉膛冷却，避免受到高温的破坏，只是取代了汽包，成为锅炉运行中的主要受热部分。锅炉中有50%左右的热都由水冷壁吸收。现代水管锅炉以水冷壁当成锅炉主要的蒸发受热面。水冷壁的工作条件较为复杂，要承受高温高压的工作条件，同时还要受到烟气侧的腐蚀与疲劳损伤，在使用过程中，极容易出现水冷壁管的泄漏问题。

二、锅炉水冷壁的作用

1、吸收锅炉燃烧室内辐射出来的热量，辅助完成水冷壁管内水的气化任务。

2、降低锅炉炉膛内侧炉体温度，可以避免炉体内侧出现结渣现象，实现对炉体内侧的保护，同时，水冷壁的冷却作用，在炉体结构设计过程中可以适当降低炉体壁厚，降低材料需求量，降低整体经济成本。

3、对于采用水冷壁的锅炉结构比采用对流管的锅炉结构简单，大大降低材料的需求量。

三、锅炉水冷壁爆管原因分析

1、锅炉给水质量

（1）锅炉补给水来源于化学制水，是生水经过加热至25℃后送至化学予处理，再经过反渗透装置、除二氧化碳器、阳浮床、阴浮床、混床处理后变成除盐水，由除盐水泵送至低压脱氧器、高压脱氧器进行除盐水脱氧，同时加乙醛肟进行深度除氧。哪个环节未达到制水标准，都会使水质超过标准值，威胁水冷壁的安全。

（2）凝汽器是汽轮机的主要设备之一。汽轮机做功后的低温、低压蒸汽，通过凝汽器的冷却后成为凝结水，可作为锅炉的主给水。当凝汽器铜管发生漏泄，冷却介质的软化水漏入凝结水里，污染凝结水，凝结水的钠离子含量急剧升高，形成游离NaoH，造成锅炉水冷壁的碱性腐蚀。

（3）汽轮机低压缸轴封供汽压力降低。低压汽缸的上、下结合面严密性不好，真空系统凝结水泵、阀门法兰、压兰严密性差都会引起空气漏入凝结水里，含氧量升高，造成水冷壁氧腐蚀。

（4）汽轮机抽出的低压蒸汽与热网软化水在加热器内，进行表面换热，发生漏泄，软化水进入凝结水里，污染凝结水。

（5）疏水系统主要回收高压蒸汽、低压蒸汽凝结水，重新利用。当水质不合格，就污染了整个疏水箱的凝结水。

2、管外高温腐蚀

由于锅炉的主要部件长期处于高温、高压环境下，极易造成锅炉水冷壁靠近燃烧室一侧发生高温腐蚀现象。通过调查国内的一些电厂锅炉使用情况，数据显示，锅炉水冷壁附近的烟雾成分以及水冷壁的温度是水冷壁外侧常出现腐蚀现象的罪魁祸首。由于燃烧室内的火焰温度达到1500摄氏度左右，而煤中所含的矿物质气化后挥发出来，导致锅炉水冷壁附近空气中聚集着大量的NaOH、HCl、H2S、SO2等腐蚀性气体，这些腐蚀性气体具有较高的还原性和氧化性，外加周围高温、高压环境，到时水冷壁管极易出现高温腐蚀现象。由于锅炉内燃烧室周边水冷壁管内的冷却水中热流含量比较高，导致水冷壁内的冷却水的温度梯度大。锅炉在高负荷情况下，热辐射能量高，靠近燃烧室侧炉壁温度较高，容易引起水冷壁内形成水垢，而水垢的形成也加快了水冷壁温度的升高，导致其恶性循环，加快了水冷壁的高温腐蚀，直至水冷壁出现爆管事故。目前，由于我国燃烧煤炭质量不达标，燃烧后生成对锅爐水冷壁造成高温腐蚀的气体和杂质，主要有：① 硫酸盐类高温腐蚀物质；② 氯化物高温腐蚀物质；③ 硫化物高温腐蚀物质。其中，硫化物高温腐蚀型是锅炉水冷壁的高温腐蚀中比较常见的高温腐蚀类型。

3、水冷壁管的裂纹

锅炉在运行过程中，水冷壁管产生机械疲劳裂纹。运行中管子热膨胀受阻，振动及联接件之间有不同位移，使其承受交变应力产生疲劳损坏，裂纹一般发生在管子外表面，破口边缘不减薄，裂纹呈穿晶型。另外，焊接质量不良引起焊接裂纹，腐蚀和应力共同作用造成的腐蚀疲劳和应力腐蚀裂纹，从而造成水冷壁管的漏泄与爆管。

4、氢脆的发生

氢脆通常发生在锅炉水冷壁管的向火侧，当运行中管内发生汽水分层或蒸气停滞时，锅炉给水质量不佳，杂物在高温区管壁内沉积并积成盐垢，或发生局部腐蚀时，都会导致局部管壁温度升高，从而使管壁处的水蒸汽与钢管中的铁发生反应生成氢原子。生成氢原子如不能很快被水带走，氢即会进一步进入钢内与碳化三铁继续作用成甲烷。甲烷气体的形成一方面使钢材严重脱碳并在钢内部形成很大的局部压力，以致形成严重的裂纹，使钢材的强度、塑性严重下降，发生氢脆爆管。

四、锅炉水冷壁爆管预防措施

1、加强散垢处理

对于污垢对于锅炉的影响较大，需要引起足够的重视。首先严把化学技术监督，严格执行汽水品质跟班取样化验的规定，以确保良好的汽水品质。按锅炉停用时间长短使用不同的保养措施与方法，根据垢量、运行周期适时对锅炉进行一定程度的酸洗，从而保证水冷壁管的传热效果；在锅炉运行过程中，要加强吹灰管理，制定合理的吹灰程序、参数和吹灰周期，避免发生由于人为操作不当或吹灰设备存在缺陷而造成的受热面损伤。

2、提高运行监盘质量

锅炉运行中加强监盘质量，对汽包水位重点监视和调整，保持汽包水位的稳定。合理的分配炉内热负荷，尽量保持一、二次风动力平衡，防止火焰偏斜。当给水温度降低时，根据锅炉给水温度影响值，相应控制锅炉总燃烧量，防止给水温度低强带负荷，高温段水冷壁管壁超温而爆管。

3、注重锅炉运行前的预处理

如果水冷壁表面有砂尘、铁锈、油污和焊渣，会加快水冷壁的开裂和泄漏。因此，在锅炉运行前应注意及时清除水冷壁表面的砂尘、铁锈、油污和焊渣。可以采用喷砂的方式除掉水冷壁表面的铁锈，用压缩空气将管钉上的砂尘吹扫干净。如果电厂没有相应的喷砂技术，可以采用钢丝刷等将水冷壁表面的铁锈和焊渣去除干净。？

4、加强日常检查与水质管理？

由于锅炉水冷壁发生事故比较频繁，必须加强水冷壁管的日常检查工作，做到提前预防水冷壁爆管现象的发生，针对水冷壁管容易受腐蚀的难易程度，制定有针对性的检查方案，做到对事故的预判和预防目的。冷却水是水冷壁中运输的主要物质，加强冷取水质量监督，杜绝不达标水质的使用。同时，认真分析冷却水里添加剂使用比例，加强添加剂的使用规范，改善水质的PH值，降低冷却水中有害物质对水冷壁的危害。

五、结语

目前，随着大型火电机组的投入运营，锅炉水冷壁爆管问题日渐突出，严重影响了锅炉的安全经济运行，因此，减少锅炉水冷壁爆管次数，降低锅炉非计划停运时间，是提高锅炉运行可靠性和经济性的关键因素。我们应坚持以“预防为主”，研究并探索水冷壁爆管的特点和规律，分析并查找水冷壁爆管的影响因素，制定有效的防范措施和改造方案，使锅炉能够良好运行，进一步提高锅炉的安全性、可靠性和经济性。