热电厂锅炉“四管”漏泄事故浅析

马志伟

摘 要：该文以元宝山发电厂#2机组锅炉“四管”漏泄治理为工程背景，分析了由于管路应力超限、管道腐蚀破坏、管路局部超温过热、管材磨损以及检修治理失控等因素诱发管路漏泄的原因，并提出相应的治理措施。经工程实践检验，该文提及的治理措施安全可靠、经济合理，为热电厂管路漏泄治理工程提供宝贵的经验。

关键词：元宝山电厂 管路系统 四管漏泄 治理措施

中图分类号：TK228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0088-01

热电厂锅炉“四管”指的是水冷壁管、省煤器管、过热器管、再热器管。由于热电厂锅炉管路系统多年运行，往往导致“四管”泄露事故，对热电厂安全运行造成严重影响。本文对元宝山热电厂#2机组锅炉的管路漏泄事故进行统计发现，自1996年2#机组大修投入运行至今共发生漏泄160次，其中水冷壁125次，占总漏泄的78.1%；省煤器11次，占总漏泄的6.9%；过热器17次，占总漏泄的10.6%；再热器5次，占总漏泄的3.1%；其余疏水管座及联络管漏泄2次，占总漏泄的1.3%。并且这些漏泄有80%造成机组被迫停运。鉴于此，该文对元宝山发电厂“四管”漏泄的原因进行深入分析，并提出合理治理措施，以便热电厂管理系统安全运行积累宝贵经验。

1 “四管”漏泄的原因分析

热电厂锅炉的管路系统发生故障的原因主要包括：应力超载、管壁及管件腐蚀、管路局部过热破坏以及管路磨损和质量失控。下面结合几种常见的锅炉管路故障进行分析。

1.1 应力破坏

#2锅炉抽炉烟口自1986年投入运行到1996年改造前共发生漏泄22次，都是因为应力裂纹造成的漏泄。分析其原因，应力和温度两者都能影响锅炉受热面管子的使用寿命，当受热面管子受到周围环境影响而产生交变应力时，就将导致疲劳裂纹的发生和发展而使其寿命缩短。至于应力循环多少次才会发生疲劳断裂，则取决于应力大小及环境条件。一般情况下，应力愈高，产生疲劳断裂所需的循环次数愈少。

1.2 腐蚀破坏

火电厂水冷管的内壁腐蚀较常见，这种腐蚀是炉管内表面因氧的侵蚀作用造成坑蚀而导致的。腐蚀是在一个小范围的管壁上发生电池作用，其外围表面为阳极，从而导致炉管腐蚀穿孔。分析其原因，当锅炉停运后腐蚀发生在管束未完全烘干或未以充氮保护的内表面上。从凝结水中带来的溶解氧造成坑蚀而引起故障，尤其是再热器。因再热器通过汽轮机凝汽器与大气相通。水集中弯管处，或水平管段的下垂部分。这样在存有水的管段内，管壁发生电池反应，导致管子腐蚀。

1.3 超温过热

超温过热也就是高温蠕变，过热器、再热器的高温蠕变是由于冷却工质循环不够充分，烟温过高或材料性能不适应实际情况等原因逐渐形成的。这些不正常条件是由下列状况引起的：（1）因内部结垢，杂质而限制管内冷却工质流量；（2）锅炉烟道堵阻；（3）因管子汽侧表面的氧化垢或其他化学沉积物而降低传热能力；（4）燃烧器周期性过量或不稳定燃烧；管子材料在高于允许温度下工作。

长期超温通常在管子加热侧造成长裂口，裂口程度可能有不同，并可能呈现不同外形。靠近主裂口上有许多二次裂纹，是判断长期超温金属蠕变的一个征兆；但在脆性的氧化铁垢上未出现纵向裂纹，并不意味没有发生蠕变粗胀。由于经过中度高温引起的中期过热损坏，在损坏处呈现一定程度的变形和壁厚减薄。

1.4 管材磨损

锅炉运行中灰粒达到一定速度时，管束金属将遭到磨损，据相关研究表明，金属磨损率与灰粒撞击速度的3.5次方成正比。飞灰磨损是较常见的一种磨损形式，是灰粒高速冲击管壁引发磨损，造成管束空挡间、炉墙通道空隙，吊挂与水平管附近的空间磨损增大，从而加快磨损速度。

1.5 质量失控

质量控制主要是人为因素，直接影响着受热面的检修质量。这样的人为质量失控大致可归纳为管材缺陷和焊接缺陷。管材缺陷就是因管子材质不良或错用管材引起的炉管故障，在管子制造、供应和安装的过程中，随时随处都可能由材质缺陷造成问题，以后将由这些问题造成应力裂纹或疲劳断裂。焊接缺陷是指管子对接焊接时，未能严格按照金属焊接加工要求实施焊接所导致的各类焊接缺陷，主要表现为温度控制和应力释放不当，熔融不全、过度溶透、夹渣、气孔、连接不良穿透、咬边和裂纹等缺陷。

2 治理措施

2.1 应力超限治理

如前所述，在应力超限部位，由于结构应力和热应力都比较大，因此必须调整原结构局部加强方法，提高结构受力承载能力。具体措施就是将原管路中局部四角加固的构建更换成膜锻件，两侧各三根管更换为φ38×8.8的厚壁管。通过改造方案的实施，在四角加固处再未发生过由于应力裂纹造成的漏泄。应力超限处理措施的实施，使每年该类事故发生率减少2～3次，节约维修维护资金150多万元。

2.2 腐蚀破坏治理

为预防水冷壁向火侧腐蚀，从运行角度上要改善燃烧条件即改进制粉、调整各燃烧器的燃料分配和增加二次风量等。从检修的角度出发就必须采取被动的手段，如热喷涂等。在其他的电厂用热喷涂已成功地修复了被腐蚀的水冷壁管，热喷涂适合于水冷壁向火侧腐蚀的短期防护。已涂覆的水冷壁管经过一段使用周期后，须再次喷涂才能起到长期防护作用。炉墙水冷壁腐蚀严重时，应使用复合钢管，其内层为低碳钢，外层为304型或310型不锈钢。这种钢管用双金属钢坯热扎而成，内外两层为完全的金属粘合，复合钢管内层承受水压并能防止水侧腐蚀，不锈钢外层起着防止火侧腐蚀的作用。燃烧实践证明，复合钢管比碳钢管的抗腐蚀能力高4～10倍。根据元宝山发电厂#2锅炉的经验教训，再热器防腐有三点：首先，锅炉蒸汽和减温水进入炉内，是造成再热器冷、热段腐蚀的主要原因。其次在正常停炉时，再热器仅开疏水门，而不开启排汽门，完全可以达到防腐的目的。最后，在机组停运方式上，先停炉后停机，有利于残留蒸汽的抽出。

2.3 超温过热保护

依据辽宁电力科学研究院锅炉技术研究所对再热器的超温过热提出的保护性措施，应先利用小修机会对容易发生爆管的区域进行提高材质；在经济、技术条件允许的条件下，对燃烧系统进行改造，以减轻炉膛出口的烟气残余旋转。

2.4 管材磨损治理

对于飞灰磨损的预防与改进措施，主要是在检修过程中，细致检查管束吊卡的磨损情况，管束是否脱排，如发现脱排现象，及时复位。在炉墙通道空间，为减小其烟气流速，应安装阻流板，这样就大大地降低了此空间的烟气流速，使这附近的炉管磨损得到一定的控制。

2.5 质量控制措施

经过对以往管路漏泄统计，由于焊口缺陷所造成的漏泄，所占的比例大约在8%左右，所以重视对焊工和铁工的培训，同时锅炉分公司也制定了从领管、车管、打坡口、除锈、施焊到管内压力的调整等一系列的工艺标准，要求工作人员必须严格执行这些标准。

3 结语

自1999年至2012年元宝山电厂加强2#机组“四管”漏泄管理以来，“四管”漏泄次数明显降低，非停次数成倍的下降，锅炉运行的稳定性也逐年提高。因此，本文对“四管”漏泄原因的分析及相关治理措施具有较强的工程应用价值，有效减少了因漏泄所造成的资金损失，提高了机组运行的稳定性，对热电厂锅炉系统安全运营提供宝贵的经验。endprint