发电厂锅炉高温过热器管泄漏原因及防治

孟庆朋

（国能（连江）港电有限公司，福建 连江 350512）

随着我国电力工业建设的快速发展，大量不同类型热电机组的出现，锅炉的结构和运行变得更加复杂。当锅炉在恶劣条件下运行或设计偏离实际状况时，高温过热器管容易出现泄漏问题，既会降低锅炉运行效率，还可能威胁人员身体健康，若想切实解决泄漏问题，发电厂应进一步探究泄漏原因，根据泄漏原因采取针对性处理策略，并做好泄漏问题的防治工作，为锅炉运行效率、安全以及质量予以全方位保障。

1 发电厂锅炉高温过热器管的泄漏原因

1.1 腐蚀原因

高温过热器管腐蚀可分为以下几类：（1）氧气腐蚀与锅炉水溶液有关，属正常电化学腐蚀；（2）应力腐蚀，主要是在高温下，氯离子质量在锅炉中积累，逐渐形成静拉伸应力。锅炉静置后残余应力仍作用于管路上，这样的腐蚀应力会导致过热器管路破裂；（3）高温腐蚀。高温下会产生各种腐蚀性物质，对锅炉影响不大。这三种腐蚀现象与锅炉的日常维护有关，如果不进行日常维护，高温过热器可能会随着时间的推移而发生泄漏和爆炸。

1.2 超温原因

超温的主要原因有：（1）火焰中心的位置，火焰中心向上移动会导致容器壁过热和爆炸。导致火焰中心向上偏移的因素包括机组漏气、煤粉颗粒过多、吹扫协调不够和烟温升高，可能导致过热器和再生器过热以及局部管壁磨损。此外，煤质量落差会导致温度升高，主要原因是炉内容易形成煤焦炭，导致火焰中心温度升高。（2）工作介质中的流速较低，该因素引起的过量温度主要发生在阳极过热器中。锅炉起动或小负荷时，由于操作不当和人力流量低，容易发生热泄漏。（3）安装和设计质量是影响温度的重要因素，如燃烧器通过时间短、单屏管溢出、燃烧器布置不当、管内有异物等。

1.3 磨损原因

燃煤时，特别是低级煤燃烧时，锅炉中产生的灰分会带走固体颗粒，直接撞击管道表面，称为飞灰磨损。此外，灰烬中往往含有腐蚀成分，在磨损过程中伴随着不同程度的腐蚀。根据分析结果，灰分的三倍流量与管道的磨损速度成正比。随着流量的加速，产生局部塞，增加锅炉高温过热器管的泄漏。

1.4 监管原因

在电厂锅炉设计过程中，设计人员应充分考虑负荷工件的泄漏情况，对锅炉工件安装的全过程实施严格控制，确保工件安装精度，提高安装质量。由于控制不足，焊接工作不符合要求，最终焊接质量不能满足锅炉运行要求，为后续启动埋下一定的安全隐患。此外，管道的布置既不科学，也不合理。由于管道中有大量的烟雾和气体，持续的烟雾和气体流动会对管道造成相当大的腐蚀。如果不在迎风侧安装防摩擦装置并采取相应的防摩擦措施，就会增加迎风侧的侵蚀和磨损，降低其强度，从长远来看，很容易漏水。

2 发电厂锅炉高温过热器管的处理策略

2.1 腐蚀处理策略

腐蚀程度与腐蚀物质的温度和剂量密切相关，高温加剧腐蚀。腐蚀剂越大，腐蚀性越大，通常，当允许使用燃料时，选择升华含量较低的煤，以减少过热器管道的腐蚀，不可能将过热器管道温度降低到500℃以下，并且不可能为了避免腐蚀将运输的灰烬完全凝固，因此，管壁温度调节是有效的方法之一。此外，应注意防止氧气腐蚀；新窑炉投产时，应进行化学清洗、除锈除垢，并在墙体内部形成均匀的保护膜；在运行过程中，水质应达到标准，适当降低pH 值或增加锅炉氯化硫酸盐含量。

2.2 超温处理策略

导致温度升高的因素主要包括管道的热阻、烟侧温度高和管道内工作介质流速低。预防措施包括：炉膛压力不能过大，以免漏气；及时调节管内蒸汽温度；确保炉膛高度，注意空气加速分布和外、外风旋转强度，防止火焰中心向上移动；使用优质煤炭，并监督煤灰焦炭的及时清理，此外，锅炉不能永久过载，所用管道必须满足质量要求。

2.3 磨损处理策略

（1）风扇位于锅炉两侧，一般两台同时工作，耗气量要平衡。在操作过程中，必须保持这样的平衡，以保证烟囱内烟气流速正常，避免因流速高或流速低而使飞灰磨损，导致飞灰停止。（2）对炉内负压和过量氧气实行严格控制，为了控制烟气流速，减少加热区的磨损。（3）尽量控制过量氧气。烟雾和气体的流动速度可以通过控制空气量来控制，同时应及时检查各部件的漏气情况，如果发现泄漏，必须在第一时间停止。（4）减少受飞灰影响的管道数量和速度，或提高管道的耐磨性，以避免飞灰磨损，例如增加过滤器以改变流向和流速；炉内附加粉尘装置；避免局部过热；耐磨盖应安装在易磨损管道表面，还需要选择适合煤的炉型，以提高煤粉的细度，调节燃烧，保证完全燃烧。

2.4 监管处理策略

锅炉高温过热器管焊接工艺有严格要求，焊工必须严格按照实际生产要求，全面控制管道内部组织，并建立完善的质量控制体系，加强对整个运行过程的严格控制。为了保证施工人员的行为和标准，提高设备的安全性，同时，切实保持现场施工质量，明确每名人员的具体职责任务，不断提高操作人员质量安全监督意识，实施动态控制，从根本上避免高温过热器管件泄漏。

3 发电厂锅炉高温过热器管的检查方法

3.1 微观检查法

通过对渗漏相关结构的检测，发现高温计管有多处细小裂纹，有的地方因高温，孔洞被撕裂，微组织也发生变化，形状变为空腔。过热器管的碳化物也有一定程度的球化作用，用显微镜观察到的过热器管内氧化程度低，也表明短期高温不利于管内壁的氧化。此外，高温过热器的焊缝和管径在形状和粗膨胀形式上都不会发生变化，因此高温过热器管材的焊缝不会因应力剪切而断裂。经过多次检查，发现过热器管焊缝在高温下的焊缝质量在允许规范范围内。对密封箱内所有焊缝进行X 光探伤，没有发现有渣、孔隙度、未焊透等缺陷。

3.2 宏观检查法

待锅炉停止运行后，用内窥镜检查热管入口的相关部位，过热器底座上的节流孔和U 形弯底均未暴露出任何问题。经过仔细检查，发现过热器管在高温下呈垂直裂纹，呈喇叭形。经多次检查，发现过热器泄漏是粘度断裂损坏造成的，泄漏后管径增加23%，这种现象是由于过热器管在短时间内被高温加热造成的。另外，过热器管路其他部位也存在因受热导致管壁变薄的现象，但管径未发生明显膨胀，管壁厚度仍在技术标准范围内[1]。

3.3 试验检查法

在对发电厂锅炉高温过热器管泄漏状况进行检查试验时，应着重注意以下几方面：

1.硬度检查，在外管和弯管内部进行显微维克斯硬度试验（试验结果见表1），直填料和弯管之间的硬度差很小，表明弯管的固溶性和工艺应力的解除。

表1 硬度试验检测结果

2.成分检查，选择用于分析弯曲化学成分的直接读出光谱仪（试验结果见表2）。由此可知，弯曲的化学成分符合标准要求。

表2 成分试验检测结果

4 发电厂锅炉高温过热器管的防治要点

4.1 拟定检修方案

超临界直流锅炉机组600兆瓦实例，在运行过程中，三级过热器高温段出口管路明显膨胀并不断增大，最终导致破裂，导致严重泄漏。经后期仔细检查，发现过热器第三级膝关节弯曲侧明显厚度，管壁薄。研究发现，过热器三级锅炉出口的最小弯曲半径只有29 毫米。长时间过载后，7-6 管内流量增大，电阻增大，最终导致雷管泄漏。故障排除过程中，将弯曲半径从29毫米增加到75 毫米，为了最大限度地减少管道中异物堵塞的可能性，还需要定期检查管道的延伸和加厚情况。

如果管道严重损坏，必须立即更换，小直径的接头必须用热处理。更换管道后，严格按照要求进行热处理和焊接。在选择管道时，必须保证其质量符合锅炉运行的实际需要，并避免在运行过程中因加热不均匀而发生氧化剥落，从而进一步堵塞管道，导致超热管爆炸。保证管道质量，避免过热器雷管和源漏，只有结合实际，制定科学的设计维护方案，才能避免安全隐患，排除隐患，避免过热器管件泄漏。

4.2 做好运行预防

锅炉的运行和预防是消除高温过热管泄漏的关键前提，因此，更应在运行过程中做好预防工作。具体可采取以下措施：（1）在锅炉运行过程中，煤灰控制是最重要的环节，也是最难控制的环境。粉尘的过程和循环需要综合考虑。一方面检查操作模式是否正确，设备是否存在隐患，以提高除灰器的工作效率。另一方面，在运行过程中检查除尘器排水是否顺畅，一旦发现堵塞故障，立即关闭阀门。此外，必须定期检查除尘器是否正常工作，例如桶的垂直度，并定期清除锅炉的炉渣。（2）高温过热器的工作状态是由一个参数决定的，该参数的控制方式可以预先预测和确定是否存在爆炸和泄漏的危险。这里需要引进先进的监测设备，特别是锅炉壁温度的变化以及锅炉内的水压和状态，用这些参数预测事故。锅炉启动和停止时，还应严格遵守启动和停止曲线控制参数。例如：在冷却模式下启动锅炉时，观察温度升高的速度，然后分析不同温度的存在。如果是，则密切观察热应力对焊缝稳定性的影响。（3）锅炉正常运行时，水位处于正常状态，这与合理用水降温密切相关。锅炉运行时，用给水泵调整水位，在泵出口连接冷却水管道。锅炉起动停机乃至发生相关事故时，应观察水位波动，判断是否超过温度，然后合理使用冷却水，以减轻锅炉负荷，保证锅炉在异常温度下不工作。

4.3 运用辅助平台

一旦正确发现泄漏原因就应及时采取补救措施，还必须提供适当的辅助平台来协助工作，以达到事半功倍的效果。平台的核心模块包括：（1）平台运行功能由锅炉运行过程管理模块组成，包括：项目管理、文件存档、记录保存、扩展指令管理、爆炸记录保存、关键岗位降级分析。（2）锅炉加热面的腐蚀和加厚取决于锅炉的运行状态、除尘器的运行状态、化工水的质量和煤质量的变化。数据管理模块用于收集和汇总与其他平台相关的数据，并用于实时监测、分析和警报。这些数据主要包括金属壁温度数据、操作调整数据、灰尘监测数据、化学水监测数据、煤炭监测数据等。功能层包括：金属壁热控制、运行数据分析、灰分统计分析、水化学分析等功能模块。（3）三维可视化模块基于高精度三维模型，涵盖锅炉四管、各级连接管、各级集热器进出口、分离器、给水管、蒸汽干线等装置。通过三维模型可以直观地了解锅炉结构、材料分布和焊缝位置的基本物理信息。基于三维模型的三维可视化控制模块可实现与基本热表面核算数据、维修信息、爆炸处理信息、金属壁温度监测信息、缺陷分析信息等的链接，通过热表面可以快速获取信息。

4.4 注意预防事项

考虑到现代电厂锅炉运行的安全性和经济性要求，应积极将预防性维护理念引入锅炉过热器的维护管理中。掌握电厂锅炉运行情况后，选择合适的钢管进行维修，在焊接管材时注意管材内壁的清洁度和管材内焊的平整度，从而降低管材内流对管材压力的影响，减少管材爆炸。同时，对现场技术指导、控制等人员进行改进，确保锅炉蒸汽过热器控制质量，防止锅炉蒸汽过热器雷管发生。考虑到粉末差异对锅炉蒸汽过热器管道的影响，应根据煤粉在日常运行中的状态调整运行参数，确保燃煤效率与锅炉运行安全一致。参数和运行模式的调节可防止电厂锅炉过热雷管的发生，应用预防性维护和有针对性运行控制的理念，可防止电厂锅炉过热器起爆。

5 结语

总而言之，为适应现代电厂锅炉运行的需要，在电厂锅炉运行过程中应注意了解锅炉的运行模式和设计参数。锅炉过热器的维护工作应通过了解锅炉的基本运行条件来确定，应根据过热器管路的使用寿命来确定维护更换方案，以达到预防性维护维修的目的，提高电厂锅炉全过程控制的质量，在质量标准和工艺要求方面，以细致的方法消除萌芽状态下的隐性质量缺陷，提高电厂锅炉运行的安全性和稳定性。