电站锅炉受热面泄漏原因分析及预防措施

熊永红,童黄蓉

电站锅炉受热面泄漏原因分析及预防措施

熊永红,童黄蓉

（方大特钢有限公司动力厂，江西南昌330012）

分析了电站锅炉过热器、省煤器、水冷壁运行中发生爆管泄漏的设计施工、安装检修质量、运行监视调整等各方面原因，提出了相应的预防措施，以确保锅炉安全经济稳定运行。

电站锅炉；爆管泄漏；监视调整；经济运行

1 概述

电站锅炉运行具有操作要求严、危险因素多、负荷变化快、自动化程度高、受燃料因素影响大等特点，锅炉安全稳定运行是电站设备正常运行的重要保证，锅炉运行过程中，常见的故障主要表现为：过热器、省煤器、水冷壁等受热面爆管泄漏，出现此故障必将停炉检查，分析查找原因，严重影响生产。结合生产实际，总结了锅炉受热面爆管泄漏产生的原因及预防措施。

2 过热器爆管泄露的原因及预防措施

影响过热器爆管的根本原因有：过热、磨损、腐蚀、焊接质量等，结合各电厂锅炉过热器爆管实际，由于金属过热造成的爆管约占30%，磨损约占15豫，腐蚀约占10豫，焊接质量约占30豫，其他原因占15%，因此受热面超温和焊接质量差是造成过热器爆管的主要原因，下面从这两方面来分析爆管原因。

2.1 管材质量差或焊接质量差造成过热器爆管

2.1.1 管材质量差

如果管子本身存在分层、夹渣等缺陷，运行时受温度和压力影响，缺陷扩大就会导致过热器管爆管。如果低温过热器在使用中发生爆管，爆管开裂口呈桃形，且开口爆裂处明显减薄，对爆口部位进行金相分析便可知：该过热器管爆裂是由于炉管材质较差，组织不均匀，为不完全正火组织，母材基体存在大量微观孔洞，这些缺陷影响材料的强度，最终导致过热器管爆裂。

2.1.2 焊接质量差。

过热器在制造或安装过程中，由于焊接质量不过关，焊缝中存在气孔、夹渣、焊瘤等会导致频繁爆管。过热器在运行过程中发生泄漏，从爆管处宏观检验表明，焊缝的焊接质量较差，焊缝根部存在大量焊瘤，泄漏点大多分布在焊缝熔合线及热影响区内，金相检验结果表明，管束的金相组织是正常的，焊缝、熔合线、热影响区的金相组织为粗大魏氏组织铁素体，组织极为粗大，是不正常组织，经以上分析可知，爆管是由于管材焊缝的焊接质量极差，在焊缝熔合区内存在粗大魏氏组织、大量非金属夹渣等缺陷

而造成的。

2.2 受热面超温造成过热管爆管

金属超过其额定温度运行时，有短期超温和长期超温两种情况，因此造成受热面过热爆管有短期过热和长期过热两类现象，受热面过热后，如果管材金属超过允许使用的极限温度，内部组织将发生变化，降低了许用应力，使管子在内应力作用下产生塑性变形，最后导致超温爆管。

2.2.1 受热面短期过热

锅炉受热面内部工质短时间内换热状况严重恶化时，壁温急剧上升，使钢材强度大幅度下降，会在短时间内造成金属过热引起爆管。导致短期过热的原因有：管内汽水流量严重分配不均；炉内局部热负荷过高；管子内部严重结垢；异物严重堵塞管子等。

2.2.2 受热面长期过热

锅炉受热面管子由于热偏差、水动力偏差或积垢、堵塞等原因，管内工质换热较差，金属长期处于幅度不很大的超温状态下运行，管子金属在应力作用下发生蠕变(管子胀粗)，直到破裂。长期过热主要发生在高温过热器的外圈向火面，由于高温过热器一般布置在炉膛出口烟道内，烟气温度高，冲刷严重，工作环境恶劣，如果管道内出现热偏流，或锅炉长期处于低负荷运行状态，过热器管内蒸汽流速较低，传热效果差，管壁长期处于超温状态，从而导致过热器管长期过热。这时，金属内部组织已发生碳化，抗拉强度明显降低，金相组织发生变化。

2.3 造成过热器管超温的原因及应采取的措施

在设计上，如果存在锅炉炉膛高度偏低，火焰中心偏后、水动力工况差、蒸汽流量偏低和受热面结构不合理等因素，都会造成过热器普遍超温或存在较大的热偏差局部超温；在制造、安装和检修中如果出现管内异物堵塞、过热器联箱隔板倒等缺陷，会造成工质流动不畅，引起受热面超温；运行中如果出现燃烧控制不当、火焰上移、火焰偏斜、炉膛出口烟温高、风量不足、燃烧不完全等原因引起烟道二次燃烧、蒸汽流量不足、减温水投停不当也会造成过热器管超温；另外给水品质不良，引起管内结垢积盐，影响传热，也会造成过热器管在运行中超温。为了预防过热器管超温，在运行中，应严格按运行规程规定操作，锅炉启停时应严格按启停曲线进行，控制锅炉参数和过热器管壁温度在允许范围内；严密监视锅炉蒸汽参数、蒸发量及水位等主要指标，防止超温超压、满水、缺水事故发生；做好锅炉燃烧调整，防止火焰偏斜，注意控制燃烧强度，合理配风，防止燃烧不完全，导致锅炉尾部二次燃烧；定期吹灰，防止受热面严重积灰；保证锅炉给水品质正常及运行中汽水品质合格等。

3 省煤器爆管原因及预防措施

造成省煤器爆管有以下几方面的原因：给水品质差，水中含氧量高，造成管子内壁腐蚀；烟气低温腐蚀；管子质量和焊接质量不好；给水温度和给水流量变化较大，造成管子的热应力过大；飞灰磨损严重等。另外锅炉在开、停炉过程中如果省煤器再循环阀操作不当，也容易造成省煤器过热，进而发生爆管。在以上原因中，造成省煤器爆管的最主要的原因是飞灰磨损和焊接质量这两方面。

3.1 焊接质量差

同过热器管爆管原因相似，制造或维修中由于焊接质量不过关也会导致省煤器管频繁爆管。2#热电1#锅炉低温省煤器两次发生泄漏，都是由于安装焊缝质量较差，存在气孔及夹渣造成的。

3.2 飞灰磨损

运行实践表明，在锅炉的过热器、省煤器和空气预热器三个主要对流受热面中，省煤器的磨损最严重。因为省煤器通常是错列布置，烟气对错列管束的冲刷比较强烈，磨损比顺列严重得多，而且省煤器处的烟气温度比较低，烟气中灰粒相对较硬，这两个因素使得省煤器磨损比过热器及空预器严重得多，省煤器磨损爆管主要发生在以下部位：

3.2.1 省煤器第二、第三排管子。

因为省煤器通常是错列布置，省煤器第一排管子受到较低烟速即进入省煤器前空烟道内烟速的冲刷，进入第二排管子后由于烟气流通截面减小，速度突然提高，烟气中灰粒的冲击力较大，所以第二、第三排管子磨损较其他各排管子严重

3.2.2 省煤器管弯头处。

省煤器管的弯头与竖井烟道两侧墙之间的间隙形成烟气走廊，因阻力较小，烟气流速高，磨损较严重。

3.2.3 靠后墙的蛇形管排。

对于仔型锅炉，烟气自水平烟道转弯进入竖井烟道，由于离心力作用，烟气中大部分灰粒集中在竖井烟道的后墙，所以靠后墙的几排蛇形管排磨损较严重。低温省煤器靠后墙处蛇形管发生泄漏，一般破口从焊缝处开裂，管外壁也有明显减薄痕迹，如果对破口处做金相分析，金相组织正常。从以上分析可知：此情况下省煤器管是由于管外壁受烟气冲刷减薄后，强度明显降低而爆管的。

3.3 造成省煤器磨损的原因及预防措施

导致磨损的原因有：燃烧烟气中夹带大量的硬颗粒；烟气流速过高或局部烟速过高；烟气含灰浓度分布不均，局部灰浓度过高。通常采用减少飞灰撞击管子的数量、降低烟气流速或增加管子的抗磨性来防止飞灰磨损。如：淤控制烟气流速，尤其是烟气走廊处的烟气流速，因此在安装和维修时，应尽量减小省煤器管子与墙之间的距离，同时使各蛇形管间距离要尽量均等；于对于局部烟气流速过高的地方，应在管子易磨损部位如：弯头处、第二第三排管子、靠后墙的几排管子等地方加装防磨装置；盂对省煤器管冷喷涂高温耐磨涂料来增加管子的抗磨性。

4 水冷壁爆管原因及预防措施

4.1 水冷壁爆管主要有以下原因造成

管子局部被杂物堵塞，致使水循环不良，引起管壁过热产生鼓包或裂纹。这种爆管属于短期过热爆管；水质不合格，致使管内结垢；锅炉在点火升压过程中操作不当；锅炉严重缺水时，突然大量进水产生巨大应力使管子损坏；管子材质不合格或焊接质量较差。

4.2 防止水冷壁爆管的措施

保证给水和炉水的品质合格，减少水冷壁管内结垢和腐蚀；调整好燃烧，使火焰均匀不偏斜，防止水冷壁管受热不均，水循环被破坏；防止水冷壁管外部磨损；升温升压时严格按规程进行，控制好升压速度。

为了有效防止受热面爆管泄漏，除在安装、维修、运行调整方面采取以上措施外，还要对锅炉受热面做好金属监督工作，主要包括以下几方面：淤对受热面进行蠕胀、变形和磨损等情况的定期检查；于对长期存在过热问题的受热面，加装热工温度测点进行监督控制；盂定期进行割管检查，对高温过热器、低温过热器管子做金相检验，对炉膛热负荷最高区域水冷壁管内壁结垢、腐蚀情况进行检查。只要找到三管爆破的根本原因，采取行之有效的预防措施，就能从根本上解决锅炉爆管问题，有效地防止受热面爆管泄漏事故的发生，确保锅炉安全经济运行。

[1]姜锡伦,屈卫东.锅炉设备及运行[M].北京：中国电力出版社. 2010.1

[2]吴非文.火力发电厂高温金属运行[M].北京：水利电力出版社.用职权979.1

[3]冯明驰.锅炉设备运行技术[M].北京：中国电力出版社.2004.

Analysis of Causes of Leakage in the Hot Face of Power Station and Prevention Measures

Xiong Yonghong,Tong Huangrong
(The Power Plant of Fangda Special Steel Co.,Nanchang,Jiangxi 330012,China)

Causes of pipe burst and leakage in the superheater,coal economizer,water cooled walls of power plant boilers were analyzed from the aspects of design and construc原tion,installment and maintenance quality and operation monitoring and adjustment.Corre原sponding preventive measures were given,to ensure the safe,economical and stable operation of boilers.

power station boiler;pipe burst and leakage;monitoring and adjustment;e原conomical operation

TM621.2

B

1006-6764（2013）10-0040-03

2013-05-20

熊永红（1972-）男，毕业于南昌工程学院热能动力工程系，工程师，从事热电技术管理工作。