锅炉水冷壁管开裂泄漏现象分析

李海东　冯统华　安传华

摘要：水冷壁管是影响循环流化床锅炉运行的重要因素之一。水冷壁管的开裂或泄漏，都会阻碍循环流化床锅炉的正常运行。文章主要分析了循环流化床锅炉水冷壁管开裂泄漏的原因，并提出了解决水冷壁管开裂泄漏的措施。

关键词：水冷壁；循环流化床锅炉；开裂；泄漏

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0052-02

1 概述

随着循环流化床锅炉的长期运行，其水冷壁会发生相应的磨损。长期的磨损往往会导致水冷壁的开裂甚至泄漏。水冷壁的开裂和泄漏会间接影响到电厂的经济利益，水冷壁管的开裂不仅会使机组不能正常运行，导致电厂的发电量大幅度的下降，同时电厂还需要增加人员对电厂进行检修工作，相应的检修费用也会直接损害到电厂的经济利益。

2 循环流化床锅炉水冷壁管开裂泄漏的原因分析

2.1 循环流化床锅炉燃烧室内部粒子浓度对水冷壁的影响

循环流化床锅炉燃烧室内的粒子在燃烧时，燃烧室内的中央区域就会形成一个向上移动的气固相的流动模式。在形成的气固相流动中央区域的四周会相应地包围成一个环绕的固体流动模型，环绕的固体相的整体运动方向是往下的。这样向上的中央区域的气固相与四周的固相的运动就会形成一个交叉的模式。这种交叉的运动在燃烧室的下部的运动往往比燃烧室的上部更加明显，这种交叉运动形成了燃烧室内粒子浓度下高上低的分布。不同浓度的粒子分布，对水冷壁的冲击大小也会不一致，水冷壁管受到的摩擦力大小也会不一致，燃烧室下部的粒子浓度较大，因此水冷壁管的磨损也是最严重的，是最容易发生水冷壁开裂和泄漏的区域之一。所以，应选择耐磨的金属制作燃烧室下部的金属受热面。

2.2 循环流化床锅炉焊接技术对水冷壁的影响

循环流化床锅炉在安装和检修时任何一个环节的焊接技术都会制约着循环流化床锅炉的正常运行。如果在安装和检修时不能按照规定进行焊接，就有可能导致水冷壁内粒子的不平衡移动，从而加大管内粒子对管壁的冲击力，引起水冷壁的开裂和泄漏。焊接过程中如果焊口的表面不平整、焊口中有折口存在、有未切割干净的焊件、水冷壁凹凸不平、焊接过程存在缝隙等问题的存在，都会导致水冷壁管的不均衡，甚至在水冷壁管形成大小不一的缝隙。水冷壁管缝隙的存在，容易导致灰料在下滑时形成涡流，灰料的涡流运动会对水冷壁造成巨大的冲刷，长期的冲刷会引起水冷壁的开裂和泄漏，从而影响到循环流化床锅炉的正常运行。因此，循环流化床锅炉在安装和检修时应格外注意其焊接工作，以保证锅炉的正常运行。

2.3 煤粒对水冷壁的影响

由于循环流化床锅炉燃料燃烧方式的特殊性，导致煤粒在锅炉内的停留时间比在其他种类锅炉的停留时间长。由于煤粒在锅炉内的时间延长，导致中央区域与周围区域的交叉运动的时间也会相应地延长，延长的交叉时间同时会对水冷壁造成巨大的冲刷，长期的冲刷会引起水冷壁的开裂和泄漏。除此之外，锅炉内的煤粒在燃烧时，会形成大量的细小颗粒物。这些细小颗粒物在锅炉内做无规则的运动，煤粒无规则的运动使锅炉的水冷壁的各个区域受到的撞击力和冲刷力不一致，水冷壁管内部就会形成凹凸不平的小平台。由于管壁内小平台的存在，在选择煤粒的粒径大小时就比较难控制，很多锅炉往往直接将锅炉的废渣作为锅炉启动的床料。利用锅炉废渣作为启动原料容易造成锅炉的流化不畅。而技术人员只能增加一次风量来缓解流化不畅的难题。增加的风量不仅会加大煤粒的运动速度，还会加剧对冷水壁的冲击，从而造成水冷壁的开裂和泄漏。

2.4 温差应力对水冷壁的影响

循环流化床锅炉在运行时需要长时间的加热，而长时间的加热使水冷壁长期处于一个过热的状态。水冷壁如果长期处于一个过热的状态，就容易形成水冷壁开裂和泄漏所需要的环境条件。如果梳形板的根部不能完全焊接，就会产生一个比较大的热应力。由于水冷壁长时间处于过热的模式，产生的热应力大小往往会超出其允许的范围。

2.5 其他因素对水冷壁的影响

水冷壁的磨损是造成水冷壁的开裂和泄漏的主要原因，除此之外，锅炉密封性的好坏也会对水冷壁造成一定的影响。如果锅炉的密封性不好容易造成一次风量过大，过大的一次风量会导致风压与阀风量的不对等。因此，循环流化床锅炉在安装和检修时应保证其密封性。

3 水冷壁管开裂泄漏的对策分析

水冷壁的开裂和泄漏会间接影响到电厂的经济利益，水冷壁管的开裂和泄漏不仅会使机组不能正常运行，导致电厂的发电量大幅度地下降，同时电厂还需要增加人员对电厂进行检修工作，相应的检修费用也会直接损害到电厂的经济利益。因此，有必要加强对水冷壁泄漏的预防和处理措施。

3.1 水冷壁表面在锅炉运行前的预处理

如果水冷壁表面有砂尘、铁锈、油污和焊渣，会加快水冷壁的开裂和泄漏。因此，在锅炉运行前应注意及时清除水冷壁表面的砂尘、铁锈、油污和焊渣。可以采用喷砂的方式除掉水冷壁表面的铁锈，用压缩空气将管钉上的砂尘吹扫干净。如果电厂没有相应的喷砂技术，可以采用钢丝刷等将水冷壁表面的铁锈和焊渣去除干净。

3.2 提高循环流化床锅炉的焊接技术水平

循环流化床锅炉在安装和检修时任何一个环节的焊接技术都会制约着循环流化床锅炉的正常运行。因此在循环流化床锅炉安装和检修的焊接过程中，应注意保证焊口表面的完整性以及焊件应保证切割完全，尽量避免焊接缝隙的存在，进而避免由于焊接技术对循环流化床锅炉水冷壁的影响，以保证锅炉的正常运行。在机组检修时，应注意对疏形板的检修，若发现焊缝，应注意及时将焊缝检修，以保证梳形板的柔韧性，避免梳形板的焊缝对水冷壁管的影响，从而保证循环流化床锅炉的正常运行。

3.3 优化循环流化床锅炉水冷壁的防磨技术

水冷壁的磨损是造成水冷壁的开裂和泄漏的主要原因，因此有必要对循环流化床锅炉水冷壁的防磨技术进行优化。水冷壁管的涂层选择方面可以选择耐磨的涂层技术，在管壁易磨损的地方进行加固，防止由于水冷壁材质问题造成的开裂和泄漏。

由于循环流化床锅炉燃料燃烧方式的特殊性，容易造成水冷壁的开裂和泄漏。因此，在锅炉运行一定时间后，应注意对水冷壁的磨损情况进行检修。若发现水冷壁有磨损应及时进行修补，有问题的焊缝也要及时进行处理。

循环流化床锅炉燃烧室内的粒子的不规则运动也是造成水冷壁管开裂和泄漏的原因之一。因此在选择燃料时应按照方案设计的粒径范围进行选择符合规格的煤粒。加启动床料时不能直接将锅炉的废渣作为锅炉启动的床料，尽量减少一次风量，最大限度地避免煤粒对水冷壁的影响，从而保证循环流化床锅炉的正常运行。

4 结语

水冷壁管的开裂和泄漏不仅会使机组不能正常运行，导致电厂的发电量大幅度地下降，同时电厂还需要增加人员对电厂进行检修工作，相应的检修费用也会直接损害到电厂的经济利益。提高循环流化床锅炉的焊接技术水平，优化循环流化床锅炉水冷壁的防磨技术等措施，可以有效地解决水冷壁的开裂泄漏问题，从而保证循环流化床锅炉的正常运行。

参考文献

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[2] 刘学辰.循环流化床锅炉水冷壁磨损原因分析及防范措施[J].河北电力技术，2011，（5）：33-35.

[3] 翁金钰.600MW超临界机组水冷壁爆管原因分析及预防[J].华电技术，2012，（34）：13-15.

作者简介：李海东（1977—），男，山东滕州人，滕州中盛化工有限公司助工，研究方向：热能动力。