火电厂锅炉“四管”泄漏的成因和防治措施

国家能源集团山西神头第二发电厂有限公司 李 力

1 火电厂锅炉四管泄漏的成因

1.1 受热面温度过高

“四管”具体指再热器、过热器、省煤器、水冷壁。在生产运行中，长时间温度过高是造成再热器爆裂的主要原因。当长时间的超高温度加热再热器时，将导致再热器发生高温蠕变现象，且其变化会随着温度的持续升高而加剧，最终导致再热器出现爆口。爆口附近表现为开口度不大但有众多平行的轴向裂纹。随着高温的持续加剧会使爆口处发生高温氧化，进而出现脱碳现象，同时伴有氧化皮附着在表面。此外短期超高温度也会造成一定程度的再热器爆裂现象，尤其是在反复的超高温度作用下再热器管壁会出现应力疲劳现象，引发再热器管壁出现口径较大且撕裂状的爆口，爆口边缘光滑且质薄，同时爆口附近的管子表现出一定加粗且外壁呈蓝黑色现象。

1.2 氧化皮的产生及脱落

过热器处发生爆裂现象也较为常见，在大型火电厂中锅炉的主蒸汽温度常可超过570℃，会使过热器受热面内部流动工质中氧的成分变高，加速了氧化皮的生成。其温度变化速度越快则氧化皮形成的速度也越快，并出现快速脱落现象。这些脱落的金属氧化皮将会在过热器受热面管道的U型弯处发生聚集，从而减小了过热器的流通口径，如此循环往复将导致其出现爆管现象。

1.3 受热面出现磨损

在众多“四管”爆裂的原因中，因受热面磨损而发生爆裂最为常见。磨损原因可分为四类：

锅炉内烟气和飞灰冲刷管道造成磨损。当锅炉管处于高温作用下，烟气通过锅炉管时，会使锅炉管排内的各种颗粒加速运动并对锅炉管造成一定冲击，导致被冲击部位变薄，长此以往锅炉管出现爆裂；焦块及结渣的形成也会造成受热面出现磨损。为避免灰粒对管道的冲击、提高锅炉的使用效率，可对管道定期进行吹灰，但在吹灰器运用不当的情况下，将造成受热面磨损或结焦情况的出现，导致锅炉管爆裂。

吹灰器故障。在使用吹灰器的过程中，若其出现故障导致其长时间对某处吹灰，将会导致该处受热面磨损。同时吹灰器若疏水不充分也将导致被吹灰处含有大量的水蒸气，进而使受热面出现应力疲劳现象，最终导致爆管现象发生；燃烧器的对冲及卷烟会使受热面出现磨损。对于燃烧器对冲布置的锅炉，若锅炉中存在配风不合理现象，则易使燃烧器周围水冷壁出现磨损或超温腐蚀现象。当燃烧器两侧的风压不同时，对冲的煤粉混合物将会冲击压力较低的一侧，进而冲刷该侧的水冷壁并在其附近燃烧。当风压变低，对冲后的高温烟气将会形成一个高温卷吸区围绕在燃烧器附近，导致其附近的水冷壁因高温腐蚀而出现爆裂现象。

1.4 化学腐蚀及结构应力

化学腐蚀根据其受热面的位置不同可分为外腐蚀和内腐蚀两种。外腐蚀通常是靠近炉膛侧由于一些诸如铁硫化物、硫化物等化学物质附着在其表面，在高温的作用下会使金属表面发生凹凸不平的现象，最终由于受热不均匀而发生爆裂；内腐蚀是由于受热面内部流动的物质不符合标准，存在着水中氧含量不足及pH值数值不对的情况，使得受热面内壁出现腐蚀现象，进而其内壁出现薄厚不均的情况、出现爆裂。此外，锅炉“四管”会在运行和启停过程中反复受到拉缩应力作用，其作用力若超过其最大承载能力，则会出现相应的脆性断裂现象。导致其产生的原因有很多，如受热面处的气温、烟温在运行的过程中会出现大幅度增降现象，风烟控制不合理也将使管道受热面发生明显的振动。

2 火电厂锅炉四管泄漏的防治措施

2.1 控制温度

超高温度是锅炉四管发现爆裂现象的重要原因之一，要有效防止锅炉发生四管爆裂控制受热面温度是关键，可从两方面入手：通过运行人员在机组启动过程中进行控制。在锅炉进行干湿态转换的过程中，运行人员需及时对锅炉燃烧情况及控制给水流量情况进行调整，降低锅炉在此过程中干湿态间变换的频率。同时需把控好燃料的水煤比例，水煤比例的不同燃烧产生的热度也不同。另外要控制好锅炉在运行中的升温升压速度，降低各受热面的温度差，防止锅炉出现局部过热的情况。最后要密切关注燃料的燃烧过程及给水情况，防止此类工作疏忽造成受热面超温。

从锅炉维护人员的控制过程入手，在满足燃料正常燃烧、各控制系统都稳步运行的情况下，需对风烟系统的关键测量进行检测和校验、对氧量及总风量等关键测点进行及时消缺和优化，使其测量的数据能有效反映燃烧过程实际情况。此外还需对锅炉管壁进行定时排查，及时监控超温现象，同时保证管壁受热面的温度测点布置合理，以提高运行人员的工作效率。需力求优化整个机组各辅机的调节性能及自动投入率，防止由于人为因素造成数据波动及停机。

2.2 控制氧化皮的产生

氧化皮的产生是不可避免的，想要有效避免氧化皮对锅炉爆管的影响，在机组运行中需做到减缓氧化皮的生成，同时控制其剥落。在检修维护时需做到加强检查力度，并对机组运行过程中产生的氧化皮及时清理。具体来说，减缓氧化皮的生成，需做到在机组启动停运及处理事故的过程中严格控制气温、气压的升降速率，并控制好冲洗水的品质。若发现氧化皮产生较多，则需利用旁路系统对再热器、过热器受热面进行清洗，保证蒸汽段不产生氧化皮。另外在进行锅炉燃烧调整时，尤其是在调峰及事故处理的过程中，需控制好气温、气压的变化情况，防止其出现蒸汽参数反复变动情况。

在维修方面，需及时清理及换管。通常对于停运三天及以上的锅炉，需对其管道进行针对性的检查，对于过热器U型弯头及易出现超温的管道进行重点检查。可通过对其管道进行拍片处理，以观察管道内部氧化皮的堆积情况。还可对其进行测量以检查其厚度，同时利用内窥镜来观察管道内部氧化皮的脱落情况。做好及时的清理工作，针对情况严重的管道进行换管处理。

2.3 控制受热面磨损程度

控制受热面的磨损程度需依靠控制磨煤机磨煤细度实现。对于磨煤机的运行情况要严格把控好，防止炉膛内部火焰中心上移。同时要合理设置吹灰器的蒸汽参数，使得吹灰区域能对结焦部位进行全覆盖，并依据实际结焦程度设置吹灰器个数。在锅炉的运行过程中，需保证锅炉吹灰系统能有效清除受热面结焦，以降低对锅炉管的腐蚀度。

2.4 控制化学腐蚀及结构应力

对内腐蚀的控制主要体现在对水中氧含量及pH值数值的控制，尤其是在锅炉启动时要严格对锅炉进行冷、热态冲洗。在运行过程中需对水、蒸汽的品质定时检测，防止不符合要求的水及蒸汽对受热面造成腐蚀。机组停运后需及时对锅炉进行保养工作。控制外腐蚀主要是通过采用与锅炉煤种相近的燃煤，减少不良硫化物的产生，从而进一步控制其对受热面造成腐蚀。

对结构应力的防控主要体现在锅炉运行过程中，需避免相关参数出现大幅变化及风烟对受热面造成机械振动；在运行中尽量减少不同受热面间的热度差，使受热面温度趋于均匀。通过对吹灰蒸汽参数的调整，使其对受热面的冲击程度变低，都可有效降低应力对受热面的破坏程度。锅炉停运后需对锅炉受热面进行检查，对于由于集中应力作用而出现疲劳的部分进行维修，以保证后续锅炉能够正常运行。

3 对火电厂锅炉四管的有效管理

完善工作制度和标准。火电厂管理和技术在一定程度上得到发展，但在发展的过程中也出现一些问题，相关的制度体系没有建立健全，如在电厂“四管”防磨防爆方面没有建立完善的处理机制，导致在发生“四管”爆裂事故时相关工作人员不能有效地开展防爆救援工作，造成火电厂出现严重的经济损失。鉴于此种情况，每个火电厂需结合各自的生产设备的实际情况，制订出符合自身发展且完善的工作制度和生产规程。尤其注重“四管”防磨防爆制度的建立，并让日常工作体系化开展，为运行和维护人员能更好开展工作提供有效地保障。

搭建专业团队。锅炉四管爆裂发生的原因涉及方方面面，其内容包括金属材料、化学反应、热力工程等多个专业的知识；其运行过程中涉及设计、组装、维护保养、调试运行等多个业务单位。基于这种情况，使得“四管”的防磨防爆工作具有较强的专业性。为了能够更好地防止“四管”出现爆裂现象，搭建一个经验丰富、实力超强的工作小组尤为关键。通过小组的建立，制定出一套针对本厂“四管”防磨防爆方面的制度范本，相关工作人员在日常工作中严格依据此范本开展工作，能够使“四管”防磨防爆方面的专业技术和经验得到传承。

建立和健全设备的技术档案。同一型号的两台锅炉设备在运行过程中出现的问题也不尽相同，因此针对不同锅炉建立一套完整的“四管”泄漏专项档案，有利于对其实行泄漏分析。锅炉在运行中，需要对每次出现的问题进行详细地记录。记录的方式具体可分为对出现泄漏的位置拍摄图片、测量其爆口尺寸，及对爆口金相进行分析等。针对“四管”出现泄漏的情况，还要对爆口产生的原因进行分析并提出相应防范措施，并将以上所有分析结果全部记录下来。对于尚无法找出爆管原因的事故，需记录下来其发生经过及裂口形状，并在日后的工作中持续追踪，直至找到原因。

发挥主动性，不断创新工作方式。虽然相关工作人员在积极防止锅炉“四管”发生爆裂，也为此做了很多努力，但在锅炉“四管”防磨防爆工作中依然存在着巨大的困难，让相关工作人员不时丧失信心。为了突破以上困境，需要相关工作人员积极发挥自己的工作主动性、不断创新工作方式，向在这些方面做得比较好的电厂学习经验，并将学到的东西结合自身实际情况加以融合和转化，形成符合自身电厂的一套“四管”防爆裂机制，以此运用到防磨防爆工作中。