电站锅炉受热面泄漏原因分析及预防措施

董瑞信，吴超锋，李华，刘洪强

(1.山东泓奥电力科技有限公司，济南 250101； 2.华电滕州新源热电有限公司，山东 滕州 277500)

0 引言

目前一些电站锅炉由于吹灰方式不科学、吹灰汽源参数不合理及吹灰器管理监测手段不足，造成锅炉受热面过度吹损、泄漏及吹灰器故障，导致非正常停机，造成严重的经济损失。本文对某些吹灰器故障及锅炉受热面吹损案例进行分析，旨在引起电厂技术人员对吹损泄漏问题严重性的关注。

1 锅炉受热面泄漏原因分析

1.1 案例1

1.1.1 异常发生前机组的运行状态

异常发生前机组负荷为199 MW，锅炉运行主要参数为：主蒸汽温度，540.5 ℃；主蒸汽压力，13.03 MPa；汽包水位，-26.05 mm；主蒸汽流量，614.83 t/h；给水流量，607.54 t/h；汽包压力，14.01 MPa；锅炉氧量，3.98%。锅炉水冷壁泄漏前、后各主要运行参数无明显变化。

1.1.2 异常处理过程及设备损坏程度

(1)异常处理过程。06-11 T 14：25，向省电力调度中心申请停运#3机组，消除锅炉水冷壁泄漏；18：06，省电力调度中心批复，同意#3机组停运；21：34：48，#3机组与系统解列。06-12 T 15：00，锅炉全面放水。06-13 T 08：00，炉膛出口温度150 ℃，炉底温度40 ℃，具备搭设脚手架的条件。06-14 T 01：00，炉内脚手架搭设完毕；09：00，对漏点进行检查，确定处理方案；11：00，检修人员到位，开始割管子；16：00，管子全部割完；20：00，管子打完坡口，开始焊接。06-15 T 07：00，管子焊接完毕。

(2)设备损坏程度。#3锅炉水冷壁漏点位于前墙水冷壁上，标高30 m，#9吹灰器左侧第5、第6根管子上共有4个漏点，其中第5根管子上有2个孔径约2 mm的小孔，第6根管子上有1个直径约2 mm的小孔和1个长6 mm、宽2 mm的小孔(如图1所示)。

图1 吹损泄漏图

#9吹灰器从左数第1～第13根管子都有不同程度的磨损，磨损长度在120 mm以内，将受损管子磨损中心连成一条线后，该线通过吹灰器孔。

1.1.3 原因分析和防范措施

(1)原因分析。从水冷壁管子磨损情况来看，磨损原因是吹灰器吹灰后没有退到位，吹灰器鹅颈阀没有自动关闭，吹灰枪停留在某一位置，长时间吹扫该位置，蒸汽携带的飞灰对管子造成冲刷，导致管壁减薄，管壁减薄到一定程度后承受不了炉水压力，造成泄漏。

近年来，西医在治疗冠心病心绞痛方面的药物主要有调脂治疗（他汀类）、抗血小板（阿斯匹林）、抗凝（肝素）、抗心肌缺血（β受体阻滞剂、硝酸酯类等），也就是三抗及调脂治疗方案，大多冠心病心绞痛患者通过采用上述药物治疗，其冠心病的发展得到逆转。而经临床实践得知，在西药基础上，加用重要施治，能大幅增加治疗效果。但传统重要以单纯活血化瘀药物最为多见，此类药物长时间使用，会耗伤正气，因而治疗效果不佳。现代中医指出，冠心病心绞痛多由气滞血瘀而造成心气不足及心阳不振，使得寒凝并气滞，长期不通便引起疼痛，对此，需采取通补兼顾方法来治疗。本文在采用单硝酸异酯脂片治疗基础上，给予麝香保心丸治疗治疗。获得较好治疗效果。

(2)临时防范措施。

1)对该吹灰器进行解体检修，消除缺陷。

2)锅炉吹灰时，加强对吹灰器的巡检，发现问题及时处理。

3)制订吹灰器吹灰巡检制度，检查主要内容包括：吹灰前检查吹灰器鹅颈阀是否泄漏；吹灰过程中，检查吹灰器是否动作正常；吹灰完毕后，检查吹灰枪是否退回原位置，若吹灰枪卡住，必须及时将吹灰枪手动摇出，通知维护检修人员；吹灰枪退回后，检查鹅颈阀是否关闭；吹灰完毕后，检查吹灰器鹅颈阀是否有泄漏噪声。

1.2 案例2

2007-07-10 T 12：30，某电厂#1锅炉东侧水冷壁管泄漏，进入炉膛检查发现漏点标高25.7 m，第81、第82根管子漏点为椭圆形，长约120 mm，宽约40 mm；破口形状也为椭圆形，长约14 mm，宽约4 mm，破口处的壁厚为1.5 mm，2个破口在同一标高。

漏点周围的管子也受到不同程度的吹损，吹损部位基本在同一标高，靠近吹灰器管子的受损形状为椭圆形，远离吹灰器管子的受损形状逐渐变长、变窄。

1.2.1 原因分析

从管子受损情况来看，管子是受到吹灰器的吹损造成的。吹灰器的吹灰枪进入炉膛且到位后，吹灰器阀门打开，对水冷壁进行吹灰，吹灰完毕后吹灰枪没有退回，吹灰器的阀门不能关闭，吹灰枪停留在某一位置，对水冷壁进行长时间的吹扫，造成管壁减薄，进而爆管。

从受损管子的数量(受到吹损的管子共有24根，最远的管子距吹灰器2 050 mm)及吹损长度(最长约200 mm)看，吹灰枪喷嘴喷出的蒸汽流速较高，吹灰器的阀门处于全启状态，说明吹灰枪没有回退；吹灰枪在炉膛内停留较长时间而没有烧损，说明吹灰器的鹅颈阀没有关闭。锅炉班检查吹灰器时发现吹灰器驱动销脱落，吹灰枪没有回退，鹅颈阀没有关闭。

从发现水冷壁管泄漏到机组负荷减为0，共经历了36.5 h。在这期间，炉水以高速蒸汽流的形式从破口喷出，携带炉灰冲刷第82、第83根管子，管子上留下几道“深沟”，在“深沟”的中央有一个直径1 mm的小孔。

查#1机组分散控制系统(DCS)，在06-21 T 10：06—06-23 T 16：34这段时间内，#1锅炉右侧吹灰器过载。

1.2.2 故障处理

更换第72～第84根管子，更换前对新旧管子进行光谱分析，确认是同种材料的管子。要求采用全氩弧焊接，焊后进行X射线探伤，探伤合格后恢复水冷壁鳍片、保温。

对吹灰器进行全面检查，检查控制系统及传动部分是否良好，解体吹灰器鹅颈阀，消除缺陷。

1.3 其他案例

2009-01-13，某发电公司#2锅炉吹灰器鹅颈阀泄漏，导致省煤器悬吊管因吹损而减薄、泄漏。2010-12-25，某发电公司#4锅炉因LA7，LA5吹灰器过度吹扫造成水冷壁爆管泄漏，溅出的汽水冲刷又导致周围管子减薄、泄漏。

以上案例只统计了锅炉受热面泄漏导致的停机停炉事件，未完全统计停机停炉防磨防爆检查时发现的锅炉受热面损伤。事实上，每次停炉进行防磨防爆检查时总能发现有吹损的管子。由于吹灰器数量较大，在检测手段不完善的情况下，单纯依靠运行人员巡检无法快速准确地发现吹灰器缺陷；同时，吹灰器使用频率较高，巡检人员工作强度大，很难在现场做出直观、准确的判断。因此，必须从根本上采取措施，预防锅炉受热面吹损泄漏。

2 预防措施

2.1 改造汽源并加装吹灰器故障在线监测装置

改造吹灰汽源并在吹灰器鹅颈阀后加装温度测点，建立吹灰蒸汽温度信号传输通道，开发出吹灰器汽源在线检测系统，实现对每台吹灰器进汽状态的在线监视，并将检测判断结果在锅炉DCS画面上显示。该监测装置能够减少锅炉受热面吹损及爆管，提高机组运行安全性；能够延长受热面及吹灰器寿命，节约吹灰汽源，提高机组运行经济性；能够减少吹灰器阀门磨损、泄漏，减轻维护人员劳动强度；能够实现吹灰器内漏和卡涩的在线监测，实现无人巡检，保证机组运行的安全性、经济性，提高吹灰器运行管理水平。

2.2 加装锅炉吹灰优化监测装置

根据机组锅炉的运行状况，以能量守恒定律、传热学和工程热力学原理为基础，建立锅炉整体及局部软测量模型以及统计回归、模糊逻辑数学、人工神经网络等分析运算体系，利用数据库中工质侧参数、省煤器后烟气侧参数和空气预热器进出口温度烟差或进出口压差，按照飞灰可燃物及排烟氧量软测量模型，首先进行锅炉各项热损失和热效率的计算，继而从省煤器出口开始，逆烟气的流程逐段计算各受热面的污染率，建立起对流受热面污染模型、炉膛污染模型和空气预热器污染数学模型，实现对锅炉“四管”及空气预热器平均污染程度的实时监测，并综合考虑吹灰对效率、蒸汽损失、金属管壁寿命等的影响，兼顾吹灰操作的方便、可行性，提出机组整体吹灰优化策略，指导运行人员进行吹灰操作。系统同时计算并显示炉膛出口及各个受热面的进、出口烟气平均温度，实现对各受热面进、出口烟气温度的在线监测。

该监测装置能够根据电厂运行工况确定优化空间，通过吹灰优化策略有效调整再热蒸汽温度，避免不合理吹灰带来的管壁磨损，减少吹损泄漏，减少吹灰频次和蒸汽消耗量；能够设置多种入炉煤质参数，确保计算结果的准确性；能够改善空气预热器换热条件，提高入炉风温，降低排烟温度，提高锅炉效率，实现动态智能吹灰优化，从而降低电厂运行成本。

3 结束语

吹灰器故障在线监测装置已在华电滕州发电有限公司#3，#4机组锅炉成功投运，可监测吹灰器泄漏等故障，使故障及时得到处理，避免了因吹灰器故障而导致锅炉受热面泄漏，大大减少了维修和巡检费用。锅炉吹灰优化监测装置目前已在华电莱州发电有限公司#1，#2 机组1 000 MW锅炉，同煤大唐塔山发电有限公司#1，#2机组600 MW锅炉，四川广安发电有限公司#31机组300 MW锅炉等30余台机组锅炉上应用。从总体应用效果看，能有效减轻锅炉受热面的吹损，改善主蒸汽和再热蒸汽温度，减轻空气预热器灰堵，提高入炉风温；可使吹灰器投运次数减少20%～60%，降低锅炉排烟温度2～6 ℃。

参考文献：

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