火电厂锅炉“四管”的泄漏原因及防治措施

李明

摘要：锅炉是火力发电不可缺少的设备，它的安全运行不仅关系着企业的发展和经济效益，也关系着人们冬季供暖的顺利进行。近几年来，电力企业的锅炉“四管”常有泄漏发生，严重影响了生产。因此，本文根据某厂生产运行中存在的实际问题，详细分析了火电厂锅炉“四管”的泄漏原因及防治措施。

关键词：锅炉;四管;泄漏;防治

引言

锅炉“四管”在火电厂中引发事故率非常高，据不完全统计表明，80%左右的发电机组停机是由锅炉故障引起的，其中70%的故障是由锅炉“四管”损坏引起的。目前，锅炉“四管”泄漏已成为火力发电厂非计划停运的最普遍、最常见问题。

1“四管”泄漏现象

锅炉“四管”是指锅炉受热面中省煤器、水冷壁、过热器、再热器，在运行中发生泄漏事故后， 可能出现以下现象：

（1）泄漏不严重时，可以听到汽水喷射声， 严重时有明显的爆破声。

（2）给水泵的给水流量远大于蒸汽流量，汽包水位下降。

（3）主蒸汽温度和压力、再热蒸汽温度和压力下降（低温过热器泄漏，主蒸汽温度上升;省煤器泄漏，蒸汽温度基本不变）。

（4）炉内火焰发暗，燃烧不稳定甚至灭火。

（5）两侧汽温、烟温偏差增大，减温水量偏差增大。

2“四管”泄漏原因及分析

2.1磨损

（1）飞灰磨损

锅炉后竖井省煤器、低温过热器、低温再热器的前几排管子直接受到烟气灰粒的冲刷，因此前几排管子较后面磨损严重，飞灰和烟气构成的气固两相流，会对管壁造成塑性磨损和切削磨损。当烟气流横向正面冲刷管束时，最严重的磨损点发生在与烟气流呈对称的30-40°角度上;当烟气流及飞灰颗粒斜向冲刷管束时，第1排管子上將产生最大的磨损，其位置在管子的正面上。

（2）机械磨损

管排固定装置的松动、脱落也会造成“四管”泄漏，如固定管子的拉钩、管卡、管夹松动脱落， 使管子与管子之间、管子与管夹之间相互碰撞、磨擦而磨损。当管壁减薄到一定程度时，在内压的作用下，管子发生爆破。

（3）局部烟速过高，烟气磨损

在安装和检修受热面管排时，受热面管子间距以及受热面管排与炉墙之间距离不符合设计要求， 导致通过管子时阻力大，通过平直炉墙间隙时阻力小，就会形成局部“烟气走廊”，其烟气流速可能达到烟道内平均烟速的3-4倍，此时即使烟道内的平均流速只有4-5m/s，但靠近炉墙处确高达12-15 m/s，使管子磨损率高出平均值的几十倍，有的部分管子出列也会造成受热面积灰搭桥，引起局部烟速过高加大磨损。

（4）吹灰器吹损

吹灰器的投入，会造成吹灰器区域的管壁吹损，吹灰器行程调整不当时，可能直接冲刷管排，在卷吸粉尘烟气的作用下，对管子的冲刷磨损将很严重，如果蒸汽带水，则会造成管子表面产生冷热交变而出现裂纹。当吹灰器运行中机械卡涩时，汽源会只往一处吹刷致使管子磨损爆破。

（5）炉墙密封不严

炉墙密封不严而漏风，特别是穿墙管在穿墙处密封不严，漏风形成涡流，这样会造成管子的局部磨损，漏风也会使后面的烟气流速增加，从而加大后面管排的磨损。漏冷风除了形成涡流卷吸作用外，还会降低管壁温度，从而影响管壁氧化膜的生成，温度越低生成不致密的FeO比例越多。金属壁面的耐磨性与壁面氧化膜的厚度及其硬度有密切的关系，氧化膜通常由三层组成，和空气接触的最外层为Fe2O3，氧化层很薄，中间层为Fe3O4，内层为FeO。

2.2腐蚀

锅炉“四管”会因腐蚀减薄而引起泄漏：

（1） 根据泄漏发生的部位分为管子内腐蚀和外腐蚀;

（2） 根据温度高低分为低温腐蚀和高温腐蚀;

① 低温腐蚀是烟气中的硫酸蒸汽在空气预热器、省煤器管壁上骤然冷凝时发生的腐蚀。一定压力下， 烟气中硫酸蒸汽的凝结温度叫“酸露点”， 酸露点高于水露点，即烟气在逐渐冷却过程中，硫酸蒸汽比水蒸气先液化凝结在外壁上，由于液态硫酸的蒸发温度高于液态水的蒸发温度，促进了硫酸溶液的浓缩，加剧了受热面的酸腐蚀。

② 高温腐蚀是受热面在烧结性灰垢下产生的金属腐蚀。烟气中通常含有腐蚀性气体（ Cl、H2S、NaOH、SO2、SO3 ），这些气体与金属管壁发生作用， 破坏氧化膜，造成金属腐蚀。除烟气成分外，高温腐蚀还与管壁温度密切相关，当管壁温度在650-700℃时腐蚀速率最高，水冷壁一般发生烟气高温腐蚀。

（3）根据腐蚀的机理分为水侧腐蚀和烟气侧腐蚀。

2.3超温过热

（1）长期过热

长期过热是指管壁温度长期处于设计温度之上而低于材料的下临界温度，超温幅度不大但时间较长，主要发生在过热器、再热器管上。其破口并不太大，断裂面粗糙不平整，边钝不锋利;破口附近有众多的平行于破口的轴向裂纹，管子外表出现一层较厚的氧化皮;断面金相组织可能发生再结晶，向火面发生珠光体球化，甚至石墨化，有碳化物析出，并聚集长大。

（2）短期过热

短期过热最常发生在直接和火焰接触及直接受辐射热的受热面管子上，如水冷壁，屏式过热器。其破口附近管子胀粗很大，边缘锋利，破口张嘴很大，呈喇叭状;破口处为羽毛状奥氏体组织或铁素体加块状珠光体，珠光体有一定程度的球化;破口塑性变形大（为韧性断面），外表呈蓝黑色氧化组织，管径明显胀粗。其主要原因是锅炉工质流量偏小，炉膛热负荷过高或炉膛局部偏烧、管子堵塞等。

2.4其它

（1）砸伤。由于炉膛温度过高，在水冷壁或者炉顶结焦时，大焦块的脱落砸伤底部管子，有时设备烧损脱落也会砸伤。

（2）管子安装、检修焊缝时的质量

管子在焊接时，由于质量问题会产生应力集中和接头机械性能下降，如焊口咬边、满溢、焊瘤、夹渣、裂缝，未焊透。有的焊接部位，如部分高温过热器、高温再热器是采用异种钢进行相接，焊接不好很容易造成爆管，在接头处发生环向裂纹。

3锅炉“四管”泄漏的主要防治措施

3.1采用防磨技术来增加设备的使用寿命

（1）加防磨护瓦。用圆弧形护瓦扣在易磨损管子和管子弯头处，一般以120-150°为宜

（2）加保护板或均流板。在“烟气走廊”的入口和中部，装一层或多层的长条护板，以增加对烟气的阻力，防止局部烟气流速过高。护板的宽运行时，欠流自动控制器则会动作，自动切除星形连接转入三角形连接，也是将欠流设定值按电动机额定电流值设定。

2.实验及结果分析

利用本文设计对某发电厂的辅机设备进行改造。使发电厂正常运作，记录改造后的发电厂运行一个月后的数据。

通过表1的數据可以看出，传统的发电厂在运行时，维护人员在辅助设备控制回路上的维护工作平均每周在15h以上，而运行人员现场检查、操作工作密度之大更是无法统计。改造后，维护人员在辅助设备控制回路上的维护工作减少到每周3h，且自动控制程度提高，信号报警准确。在安装了自动控制器后，高（低）压气机系统运行中无一起装置误动或设备损坏现象，维护人员在其上仅进行过一次时间继电器出线脱焊处理，平时只定期例行检查和清洁工作，运行人员除正常巡检外，也几乎无其他操作。

综上所述，本文所设计辅机自动控制系统的安全稳定运行不仅保证了主设备的运行可靠性，同时能够减少运行与维护的工作量。

3结束语

经过对市场上的自动控制的调研以及从发电厂的实际需求出发，最终制定了以单片机控制系统的制作方案。对比原有PLC控制器，多功能智能控制器功能更简单、集成度更高、稳定性更强。多功能智能控制器使用维护简单、维护简单、成本低廉等优点。

参考文献

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[3]董胜军. 热工自动控制对发电厂节能减排的价值分析[J]. 产业科技创新，2019，1（25）：63-64.

作者介绍：

刘志刚（1979.01.15）;男;云南文山;汉族;大学本科;工程师;云南文山电力股份有限公司发电分公司运行维护部经理;发电运维管理。