优化锅炉受热面吹灰方式维护锅炉安全稳定运行

许家维

摘要：近年来，社会发展迅速，我国的锅炉行业建设的发展也有了创新。锅炉的运行效率直接关系到火电厂的经济效益，而锅炉运行的安全性和稳定性是其能够高效运行的基础保障，所以需要加强对锅炉设备运行环境的监督检查。受热面作为锅炉热能转换的重要组成部分，在其长期服役的过程中，受到各种因素的影响可能会出现受热面失效的现象，不利于锅炉的安全稳定运行。经过对锅炉受热面失效的原因进行总结分析，主要有超温、磨损、焊缝泄露、垢下腐蚀、热疲劳等，受热面失效会造成火电厂非计划停机，对企业的经济效益和安全生产造成不良影响。所以应该对锅炉受热面失效的原因进行充分的分析，然后从实际情况出发，制定出行之有效的防治措施，最大程度的避免受热面失效现象的发生，为火电厂的安全高效生产创造有利条件。

关键词：优化锅炉受热面吹灰方式;维护锅炉;安全稳定运行

引言

随着我国电力技术不断更新换代，单元制机组逐渐取代母管制机组成为火力发电机组的主流设备。锅炉的安全稳定运行对机组安全稳定运行起到了决定性作用。

1火电厂锅炉受热面失效的原因

1.1焊缝泄漏导致的受热面失效

焊接是锅炉受热面制造安装中最为常见的工序，通过焊接的方式将各个零部件连接起来，而受到各种因素的影响会出现焊接质量缺陷，一旦焊缝存在质量缺陷，将会导致受热面发生泄漏而产生各种安全事故。焊缝缺陷主要表现为未焊透、咬边、夹渣、气孔、裂纹等形式，多数原因为焊接工艺不规范所导致。对焊材的管理不到位，没有做好烘干处理，焊前没有对母材表面进行清洁处理，都会出现焊接质量缺陷;焊接的温度和速度掌握不好，容易在焊缝中出现气孔;焊接前后热处理不当，会出现焊接裂纹;在检修工作中如果强力对口会导致残余应力过大，而在运行中由于膨胀不畅就会发生泄漏。焊缝泄漏是受热面失效的主要原因之一，所以应该加强对焊缝的质量控制。

1.2短时超温爆管导致的受热面失效

短时超温爆管多发生于水冷壁中，其主要原因为受热不均，冷却条件恶化致使管壁温度短时间内突然升高。当管壁温度超过材料的下临界点时，材料强度会有所降低，在高温高压的运行环境下就会发生爆管。如果炉膛内动力场不稳定，出现火焰中心偏移的现象就会造成水冷壁局部热负荷过高而发生短时超温爆管;在水冷壁中如果出现焊瘤、夹渣或者其他异物堵塞，亦或是管内结垢严重，都会导致管内汽水循环不畅，在汽水分配不均的情况下就会发生短时超温爆管，锅炉严重缺水也是短时超温爆管的原因。在爆口处会发生明显的塑性变形，管径涨粗，管壁减薄，在判断原因时可根据管内超温面积、数量和位置来确定。

1.3长时超温爆管导致的受热面失效

根据锅炉的使用性质以及运行环境，在受热面设计时会选用适宜的材质，并且设计出锅炉运行时的各项参数，以确保锅炉受热面运行的安全性以及使用寿命。如果在实际运行中受热面管壁温度长期处于设计温度以上，就会降低受热面材料的力学性能，最终发生蠕变破裂，不仅缩短受热面的使用寿命，而且会影响到锅炉运行的安全性和稳定性。受热面长时超温爆管多是由于长时间处于管材允许的温度中运行，导致管壁发生氧化应力裂纹。炉内的烟风动力场不佳会导致炉膛出口烟气分布不均，在存在余旋的情况下，会造成末级过热器超温运行。当管壁的蠕胀值接近或者低于规定范围时，就会导致管子爆裂，爆口边缘一般较厚，断裂面粗糙不平整，且在向火侧内外壁上会有较多的纵向裂纹。

2优化措施分析

2.1改造前后烟气温度变化规律

（1）由于增加了一组H型省煤器换热面，使得对流换热性能加强，在保持相同的运行负荷下，改造后方案吹灰前数据显示，相比改造前方案各受热面区域初始烟温均有降低，处于高温换热区域的对流受热面由于烟气热容量大，烟温降幅较小（4℃～6℃），低温区域的省煤器出口烟温降幅较大，达到14℃。（2）进行吹灰操作后，末级过热器、末级再热器、省煤器出口区域烟温以及排烟温度均有比较明显的降低。一方面说明，吹灰后各受热面的污染状态均有比较明显的改变，吹灰效果明显;另一方面说明吹灰系统改造方案是可行有效的。（3）从吹灰前后烟温降低幅度来看，处于高温换热区域的对流受热面烟温降低幅度较低，而省煤器出口区域烟温降低28℃。（4）吹灰后4h烟温监测数据显示，吹灰结束后随着运行时间的延长，各受热面进一步污染导致换热能力有所下降，烟气温度呈现出逐渐升高的趋势，但对比改造前吹灰效果，改造后烟温升高幅度相对较小、增长速率比较缓慢

2.2腐蝕疲劳优化

受热面管的腐蚀疲劳可能发生在水侧也可以发生在烟气侧。水侧主要是由于水气分层、间歇式启停等原因造成，烟气侧主要是由于热疲劳应力、吹灰等外界交变力引起的。水侧引起的疲劳损伤，从内表面逐渐扩展到外表面，在过热器的管子弯头内壁等地方产生点状或者坑状腐蚀，从而引起疲劳损伤。水侧引起的疲劳爆口主要有如下特性：（1）在过热器内壁产生点状或者坑状的腐蚀坑，这种坑形状像贝壳状;（2）如果是在运行过程中产生的疲劳腐蚀，腐蚀主要产物为黑色状，带磁性;（3）如果是在停炉过程中产生的疲劳腐蚀损伤，腐蚀主要产物为砖红色的、不带磁性的腐蚀产物;（4）在这些腐蚀区域材料的金相组织不发生任何变化;（5）产生的裂纹主要是横断面的，裂纹比较窄，端面口钝而粗糙，在裂纹出有氧化皮;（6）如果应力比较小裂纹的端部比较圆滑，应力如果非常大，裂纹的端部就比较尖;（7）爆口处的断裂表现为脆性断裂。烟气侧的腐蚀疲劳损伤主要表现形式为从外表延伸到内表面，裂纹形式也是横向裂纹为主，发生损伤后可以看到管壁的外表面像大象的皮肤一样，密密麻麻的横向裂纹，这种损伤模式一般把其拉入热疲劳破坏。

2.3磨损优化

锅炉的磨损主要有飞灰磨损、机械磨损、吹灰磨损、煤粒磨损几种方式。飞灰磨损主要是煤燃烧后，烟气中含有灰分，冲击到受热面管上引起磨损。磨损的形态按灰粒冲击到受热面管的角度不一样分为变形磨损和切削磨损两种形式。当灰粒以90°冲击到受热面管上，周而复始，引起受热面管逐渐一层层脱落的磨损叫变形磨损。反之如果以很小的角度冲击到受热面管上的磨损称为切削磨损。引起这种损伤模式主要与煤的性质、配风等有关系。受热面管磨损后的损伤形态主要有如下几种：（1）爆口处材料的金相组织无明显变化;（2）爆口表现形式为韧性断裂;（3）爆口的边缘比较薄;（4）爆口边缘通过测厚可以看到明显的减薄。

2.4受热面失效共性原因的防治措施

尽管导致受热面失效的原因较多，但是大多数原因都存在共性的特征，所以可根据共性特征做好综合性的防治措施。加强对燃煤管理，严格按照设计标准选用煤种;根据锅炉运行特征以及燃烧工况合理设计受热面结构;加强对焊接的质量管理，提高焊接质量;加强对锅炉受热面的日常检查，尤其是对运行温度、供水、积灰的监测管理，确保受热面处于最佳运行状态。

结语

锅炉的损伤模式远远不止以上几种，主要针对锅炉常见的几种损伤模式进行分析，通过简易的分析来快速判断锅炉大致是那种损伤模式引起的。在实际检验过程中，要具体分析是那种损伤模式引起的，还需要借助其他的检验手段及检测方法做出准确的分析。

参考文献

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