超临界火电机组锅炉承压部件损伤的原因分析及预防措施

蔡永江

摘  要：超臨界火电机组锅炉的承压部件在运行期间长期经受高温高压、腐蚀磨损等极端条件的考验，容易失效;承压部件损伤失效，将会产生安全隐患、甚至危及人身安全，影响企业的正常生产和运营。该文从锅炉承压部件因原材料、磨损、管壁过热、管道腐蚀、膨胀受阻等原因进行分析，探讨了锅炉建设、管理制度、安全意识以及定期排查等角度预防锅炉承压部件损伤的措施。

关键词：超临界锅炉  承压部件  损伤  原因分析  预防措施

中图分类号：TM621           文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）08（b）-0037-03

Cause Analysis and Preventive Measures of Damage to Pressure-bearing Parts of Boilers in Supercritical                                 Thermal Power Units

CAI Yongjiang

（Guangdong Red Bay Power Generation Co.， Ltd.， Shanwei， Guangdong Province， 516600 China）

Abstract： The pressure-bearing parts of the boiler of the supercritical thermal power unit are subject to extreme conditions such as high temperature， high pressure， corrosion and wear during operation for a long time， and are prone to failure; damage and failure of the pressure-bearing parts will cause hidden safety hazards， even endanger personal safety， affecting the company Normal production and operation. This paper analyzes the boiler pressure components due to raw materials， wear， tube wall overheating， pipeline corrosion， expansion obstruction and other reasons， and discusses measures to prevent boiler pressure component damage from boiler construction， management systems， safety awareness， and regular inspections.

Key Words： Supercritical boiler; Pessure-bearing parts; Damage; Cause analysis; Preventive measures

在火电厂运行过程中，锅炉承压部件发生爆漏等问题，是火电厂机组强行停止运行的主因，并且在锅炉机组停止运行总数量中约占82%，总时间中约占78%，所以合理运用锅炉承压部件损伤的预防措施，对火电厂的经济效益有明显作用。

1  锅炉承压部件损伤原因分析

1.1 磨损原因

火力发电厂的锅炉在平常的运行当中，经常会产生各种的磨损，这些磨损的类别主要分为飞灰磨损、机械磨损、蒸汽吹损。飞灰磨损的区域主要在后竖井低温过热器、省煤器、死角烟气走廊、人孔门等部位，蒸汽吹损区域主要在吹灰器周围，如图1所示（蒸汽吹损图片）。机械磨损的区域主要在炉膛水冷壁冷灰半落渣口，如图2所示。在省煤器和低温过热器、低温再热器这3个设备的尾部受热区域，以及喷燃器喷火嘴区域的水冷壁管道，因为烟气的温度相对比较低，相对比较容易出现磨损现象，从而发生管道磨损减薄爆漏。省煤器中的管道排列非常密集，而且弯头多，所以省煤器中的烟气通过速度较高。在这个情况下，如果烟气中煤灰颗粒比较多，或者在锅炉刚刚启动的时候，因为煤粉没有经过充分燃烧，会使带有大量煤灰颗粒的烟气集中流向省煤器，造成省煤器的磨损更加剧烈。一般情况下，这种磨损是集中在低温过热器、低温再热器的部位[1]。

1.2 管壁过热原因

一般情况下，管屏因高温气流受热，若是不能有效、及时地进行冷却，那么在管道运行过程中出现管壁温度超过设计温度，或者管屏超温运行时间超过预设时间，就会发生超温失效损坏，这种损坏被称为过热失效。其中短期过热是造成损坏的主要形式，短期过热会造成管道的材料强度下降，例如，管道内部出现堵塞或者缺水，以及超临界机组直流锅炉的膜态沸腾等问题，都会使管道短期过热。短期过热造成的损坏情况大部分是管道出现明显的变形，例如，延伸和收缩，而且在管道破裂的地方出现刀刃形状的边缘，如图3所示;只有管道的过热温度超越相变温度，管道材料的铁元素体转变成奥氏体，管道管壁才不会出现明显的减薄。

1.3 管道内侧水、气腐蚀的原因

锅炉管腐蚀包括火侧腐蚀和水侧腐蚀、高温腐蚀和水冷壁火侧腐蚀。水侧腐蚀主要有以下几种情况：一是在水处理设备中加入了酸或者碱性的物质;二是回水系统中加入了酸或者碱性物质，或者在其中加入了未知药物引起的水质变化等，最终引起了管道内侧的腐蚀。另外，锅炉水中的铁、钙、铜、二氧化硅、镁等元素杂质在内管附着，并形成水垢，但水垢的导热效果很差，这就造成锅炉运行过程中管道内壁温度上升，并且管道温度超过预设阈值，造成管壁鼓包或者破裂。

1.4 膨脹受阻的原因

锅炉是由大量组件相连而组成的，组件之间相连非常紧密。比如，组件的密封、管道的吊挂和支撑，以及组件相互夹持的结构等，运行过程中，组件受热膨胀，而且膨胀方向不一样，应力方向很复杂，这些组件受到锅炉的结构和运行工作状况的影响而相互制约。如果各组件发生膨胀方向不一致、不协调的情况，很有可能会造成管道撕裂，锅炉泄露的事故[2]。

2  锅炉承压部件损伤预防措施

2.1 预防基建隐患

在承压锅炉的安装建设过程当中，应依据相应的施工方案和规定进行建设，锅炉安装人员必须是持证专业人员，并且派遣专人巡查，对于安装中的现场测试也要依据相应的规定进行，确保工作的严谨性和完善，这样才能及时处理安全隐患，避免锅炉投入使用后出现事故和故障。安装锅炉过程中不可避免地会出现不合理的地方，所以，锅炉在后期运行当中就会出现一系列问题。在锅炉投入正式运行后，需要实时监测和检查锅炉的运行状态，一旦发现问题就需要及时反馈给锅炉生产商和运营商，同时把锅炉出现问题的具体部位和原因等信息进行收集整理，并传递给生产商，这样能够使相关单位更准确地对锅炉问题研究和分析，也能节省大量的维修时间，同时也能为后续生产提供有效的数据支持[3]。

2.2 完善管理制度

在锅炉正常使用的过程中，只有建立起一个非常完整且完善的管理制度，才能更好地规避锅炉中可能潜在的风险。利用定期定时的设备检查工作把可能潜在的安全隐患及时地找出来，并采取有针对性的方法把问题解决，在日常工作中把不足之处及时收集分析和整理总结，有针对性地对运行维护制度进行加强和完善。同时在锅炉的正常运行过程中，要保证运行维护管理制度能够得到有效充分的执行，也要充分考虑自身的现实状况，根据实际情况和目标建设完善的管理制度，并在日常工作过程中逐步落实。但在现实工作中，总是会因为管理制度落实不到位，执行力不足等原因，导致锅炉出现安全问题。所以，有必要对管理制度的落实情况进行监督，确保制度执行落实，才能有效地消除安全隐患，确保锅炉运行的可靠性和安全性[4]。

2.3 强化定期检测、排查

鉴于锅炉运行当中出现的各种安全隐患，有必要强化对这些安全隐患的应对方式。在做好应对安全隐患的工作之外，还需要定期对锅炉进行检测和排查，进行锅炉年度“外检”和定期“内检”，极尽可能地将安全问题解决在萌芽当中[5-6]。对锅炉的定期检查可以依据使用时间和使用情况进行安排，但定期检测和排查的相隔时间不能超过锅炉定期检验规则的要求。对定期检测、排查之后获得的数据认真整理且详细备案，同时需要与锅炉历史数据对比，看数据是否在安全标准内，充分掌握锅炉的运行情况。如确有特殊原因不能按期“内检”，务必开展锅炉整体安全性评价，不可盲目延期定检。

3  结语

锅炉承压部件损伤会导致部件泄漏、造成机组非停，降低火电厂的收益，对运行操作和巡检人员人身安全也具有威胁性，特别是汽水系统超高压的超临界机组。所以，需要充分认识到锅炉承压部件损伤的危害性，对防磨防爆检查工作有足够的重视，对发现的锅炉承压部件发现的问题要及时收集、分析、总结，制定切实有效的预防措施。

参考文献

[1] 桑立彪.工业锅炉受热面管失效分析及其预防措施[J].化工管理，2019（35）：158-159.

[2] 林明强.锅炉承压部件损伤的原因与对策探究[J].锅炉制造，2019（6）：32-34.

[3] 蒋朝勇.工业锅炉受热面管失效分析及其预防措施[J].中国设备工程，2019（15）：60-61.

[4] 林明强.锅炉承压部件损伤的原因与对策探究[J].锅炉制造，2019（6）：32-34.

[5] 陆定康，胥建国，钱松锋.燃机电站余热锅炉受热面泄漏原因及预防措施[J].华电技术，2018，40（11）：27-30.

[6] 崔强.锅炉受热面四管泄漏的原因分析及预防措施[J].中国设备工程，2018（17）：58-59.