电厂锅炉水冷管路泄漏的主要原因与相关措施

李钢柱

摘 要：电厂承担着为社会运转和经济活动提供电力的主要任务，因此，电厂需要保持良好的工作状态。然而，电厂锅炉泄漏是产生安全隐患的直接诱因，严重影响了电厂的安全生产。主要从化学原理和物理层面分析了电厂锅炉泄漏的原因，并提出了相关措施。

关键词：电厂锅炉；泄漏；化学反应；管壁

中图分类号：TM621.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.101

1 电厂锅炉泄漏的主要原因

锅炉是电厂正常运转的保证，锅炉的维护和维修是电厂日常工作中的主要内容。如果电厂锅炉发生泄漏，不但会埋下安全隐患，还会影响电厂的生产效率。因此，锅炉泄漏应受到高度重视，并做到及时处理。

1.1 化学层面的原因分析

高温化学反应产生泄漏的过程为：锅炉内部受高温影响发生化学反应，导致锅炉管壁硫化，进而产生腐蚀，越靠近燃烧器腐蚀越严重。如果煤没有得到充分燃烧就受到水蒸气的作用，则会在冷水壁上产生大量黑褐色的硫化物。煤在不完全燃烧后产生的气体的主要成分为一氧化碳、二氧化碳、氧气及二氧化硫。水冷壁上硫化物的主要成分为铁锈、四氧化三铁和硫化亚铁。硫化亚铁中的硫原子来源于黄铁矿中的硫元素，在锅炉内壁受高温后会加速对铁的腐蚀作用，其化学式如下。

黄铁矿高温受热后分解，产生硫原子和硫化亚铁：

FeS2→FeS+[S]

游离状态的硫原子在高温受热后与锅炉自身的铁发生化学反应，产生硫化亚铁：

Fe+[S]→FeS

锅炉自身的铁会受水和氧气的影响产生铁锈（Fe2O3），铁锈可与硫化氢气体反应，进而加快锅炉壁硫化：

4Fe+3O2+XH2O→2Fe2O3·XH2O

Fe2O3+3H2S→2FeS+3H2O+S

硫化亚铁与大量氧气发生反应后被氧化，生成四氧化三铁和二氧化硫，其化学公式如下：

3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2

综上所述，发生在水冷壁的高温化学反应过程是因煤中的硫元素造成锅炉管壁上的铁被硫化，即被腐蚀的过程，最终造成锅炉泄漏。

1.2 物理层面的原因分析

1.2.1 受热不均造成的热胀冷缩

由于锅炉加热时不是整体处于高温状态，最终影响了电厂锅炉水冷壁管路各部分的温度，产生了不同的温差。如果这种状态维持的时间过长，则受热胀冷缩的原理影响，会有部分水冷壁管产生裂缝，最终造成电厂锅炉发生泄漏。此外，在采取酸洗管路清除水冷壁中的水垢时，需要加热到50～60 ℃，但加热温度过高会破坏局部管路保护膜，因此，酸洗过程中同样也要控制温度和加热方式，以免造成局部受热不均。

1.2.2 焊接点处承受的压力过大

在一些电厂的维护检修制度中，会规定对锅炉进行经常性检修，以期降低电厂锅炉的泄漏发生率，保证其处于最佳运行状态，但会导致锅炉频繁开启、停止运行。工作人员停止锅炉检查完运行状况后，往往在极短的时间内重新开启锅炉，在这个停止、开启的过程中，水冷壁尤其是水冷壁上的焊接点要承受额外的机械应力，如果频繁停启，则会影响锅炉水冷壁的承压能力。这种焊接点的泄漏反不易被发现，锅炉泄漏后，维修人员在锅炉停止时难以发觉泄漏点，重新开启锅炉后仍然存在泄漏。

1.3 其他原因造成的电厂锅炉泄漏

1.3.1 长期处于低负荷工作状态

如果电厂锅炉长期处于低负荷状态运行，则会造成内部水循环系统循环不畅，导致部分水冷壁管路内的水不流动、热量大量聚集，进而使管壁过热发生水泄漏。因较难发现锅炉内部水循环系统循环不畅的位置，进而难以快速检修水泄漏故障，增加了锅炉安全生产的风险。

1.3.2 锅炉的设计和维修不科学

如果在原始设计时不考虑水冷壁管路的承重能力和焊接点设计，则将导致单个悬挂点的受力过大，进而拉裂管路。此外，焊接操作人员的维修水平也是决定因素，如果焊接造成了砂眼、漏焊，则会引发渗漏。现实案例中，水冷壁焊接点、焊口砂眼在水冷壁承受较大质量时易发生拉裂或渗漏，进而影响锅炉的安全运行，易造成电厂锅炉水冷壁管路发生泄漏。

2 电厂锅炉泄漏的解决措施

2.1 控制煤中的含硫量，保证充分燃烧

水冷壁被腐蚀是因煤的含硫量过高、煤没有被充分燃烧。电厂一定要按国家标准将煤的硫元素含量控制在1.2%以下。为了保证煤的充分燃烧，应减轻对水冷壁的硫化作用，并改进锅炉的送风方式。一次风通入后，送风口通过产生旋转送入二次风，从而使烟气和煤能均匀混合、完全燃烧。

2.2 规避锅炉的原始设计缺陷

锅炉的原始设计不一定能满足现实工作中的运行需要，工作人员应根据现实情况分析泄漏原因，并重新修改、完善锅炉设计，规避锅炉的原始设计缺陷。可从原设计图纸与现场的比对全面了解掌水冷壁的管道走向和路径，从而明确水冷壁中可能发生故障的点，有针对性地解决锅炉泄漏问题。此外，应根据锅炉泄漏的具体表现更改具体图纸，但应小规模进行维修和改造，从而保证改造后锅炉运行的稳定性和安全性。

2.3 保证通畅的水循环系统

应加强锅炉水循环系统的通畅性，派专业人员定期观察水循环系统中易阻滞的部位，同时，缩短锅炉低负荷运行的时间。此外，工作人员采用酸洗法对电厂锅炉水冷壁管路进行除垢，要将酸洗时的温度控制在50～60 ℃，避免高温对水循环系统的保护膜造成损害，进而埋下安全隐患。

2.4 改变养护理念，注重保养和预防

在维修、养护时，应以预防和养护作为关键点。尤其是锅炉冷水壁的泄漏问题，应在早期锅炉改造中，在锅炉壁留出观察专用窗；针对泄漏问题制订可行计划；注重对技术和操作人员专业知识的培训，可由资格较老的技术人员带领新技术员共同研究锅炉的维修和养护技术，以求扎实掌握锅炉的运行原理和相关专业技能。此外，应注重预防锅炉的泄漏故障，将锅炉的维修和检测纳入日常工作，采用科学的办法落实日常维修和检测，从而提高锅炉的运行性能。

3 结束语

综上所述，为了电厂的安全运行，电厂的锅炉维修和技术部门应重视锅炉泄漏故障，比如锅炉煤种的含硫量过高、锅炉受热不均、低负荷运作、锅炉的设计和维修不科学等，可从控制煤种的含硫量、更改锅炉设计、改善水循环和养护理念等方面解决该问题。

参考文献

[1]靳川川.电厂锅炉泄漏问题及对策研究[J].中国新技术新产品，2014（12）：54-55.

[2]李琦.电厂锅炉泄漏原因及措施分析[J].硅谷，2015（04）：200，219.

[3]韩振兴.论电厂锅炉泄漏的主要原因及应对措施[J].科技与企业，2012（22）：328.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： Power plant is responsible for the social operation and economic activities of the main tasks， so the power plant needs to maintain a good working state. However， the leakage of power plant boiler is the direct cause of the potential safety hazard， which has seriously affected the safety production of power plant. The cause of boiler leakage in power plant is analyzed from the chemical principle and physical aspects， and the relevant measures are put forward.

Key words： power plant boiler； leakage； chemical reaction； tube wall