浅析循环流化床锅炉过热器泄漏及防治

丁石磊

(潞安矿业集团公司 审计中心，山西 长治 046204)

五阳热电厂采用4台济南锅炉厂生产的75 t/h循环流化床锅炉，工作温度为435～450℃，工作压力为5.29 MPa。在运行中过热器泄漏频率高，是造成锅炉停炉事故的主要原因之一，成为多年来困扰该厂安全生产的一个难题。2014年至2016年每年每台锅炉因过热器停炉平均次数都在3～4次。为此，通过对历年锅炉运行和事故进行分析，并查阅相关文献，对引起过热器爆管的原因进行了分类，并针对不同的事故原因制定了相应对策，取得了良好效果。

1 过热器泄漏的原因分析

造成锅炉过热器泄漏的主要原因有高温腐蚀、超温和水塞等。下面进行具体分析。

1.1 高温腐蚀

过热器管的高温腐蚀分为烟气侧腐蚀和蒸汽侧腐蚀两种：

1) 烟气侧腐蚀，即过热器管外高温烟气对过热器管道的腐蚀。过热器高温腐蚀又分为硫酸腐蚀和钒腐蚀两种。硫酸腐蚀与管壁外的积灰有关，壁外积灰分为外灰层和内灰层，内灰层中含有较多的碱金属，它与外灰层扩散进来的氧化硫以及灰中的铁、铝发生化学作用，生成碱金属硫酸盐，如Na3Fe(SO4)3和K3Al(SO4)3等复合物。处于熔化或半熔化状态的碱金属硫酸盐复合物对过热器合金钢产生强烈的腐蚀。温度越高，腐蚀越强烈。在五阳热电厂的锅炉过热器管外壁上可明显看到斑状腐蚀痕迹，说明过热器管已经受到了高温腐蚀作用。钒腐蚀是点火油、助燃油或燃煤含钒时产生的，在循环流化床锅炉过热器高温腐蚀成因中属于次要因素，尤其是小型循环流化床锅炉，点火时间较短，耗油量小，在煤种稳定的情况下，如果煤中不含钒或含钒量很小 ，一般不会发生钒腐蚀。

2) 蒸汽侧腐蚀。蒸汽侧腐蚀与烟气侧腐蚀不同，它发生在过热器管内。高温蒸汽与过热器管发生化学反应生成三氧化二铁和氢气，如果蒸汽流速较慢，不能将产生的氢气快速带走，则残留氢气会使管材脱碳而变脆，并产生类似蠕胀的微裂纹。在锅炉正常运行工况下，蒸汽流速较高，不会发生这种类型的腐蚀，但2016年五阳热电厂1号炉曾出现因氢腐蚀问题造成连续多次过热器泄漏事故。停炉后把损坏的管段切割下来，发现管子有明显的横向微裂纹。

1.2 过热器管超温

锅炉运行时，过热器管外烟气温度高达750～950℃，易造成超温爆管。造成爆管的原因有三种：一是因锅炉高负荷运行会使过热器管内蒸汽温度超过额定蒸汽温度；二是锅炉启动并汽时，由于并汽过快，使过热器管内汽温大幅超过管壁允许温度；三是由于蒸汽温度自动调节装置失灵或人工手动调节汽温时调节不当，造成过热器管内蒸汽温度频繁升高、降低使管材疲劳蠕变，缩短管道的使用寿命。

热偏差也是造成过热器超温的一个重要因素，其原因有吸热不均和流量不均两种。吸热不均是指沿锅炉烟道横向布置的过热器各平行管之间，有些管道吸热量较大，另外一些吸热量小。吸热不均的原因有很多，主要有沿烟道横向管外烟气流速不均匀和管内蒸汽流速不均匀，以及管外烟气侧积灰、管内蒸汽侧结垢等。同时，管道因高温变形，堵管后形成烟气走廊也会导致热偏差。另外，过热器管下部积灰严重使管道变形，也易形成烟气走廊。五阳热电厂4台锅炉都曾出现因堵管和管道下部积灰较多造成烟气走廊的情况。

1.3 水 塞

水塞是指由于某种原因造成过热器蛇形管下部积水阻碍蒸汽工质流动的现象。水塞形成后，过热器管内蒸汽停滞，在管外高温烟气的加热作用下超温，最终导致管道泄漏。在运行中，锅炉低负荷时易形成水塞。另外，锅炉经常断煤使过热器汽温大幅波动，这时如果减温水自动调节装置跳闸，则很容易造成减温水量过大而形成水塞。例如，在某次过热器爆管事故中，就是因为燃煤太湿，给煤机堵煤严重，锅炉负荷及汽温大幅变化，减温水调节有滞后性，造成过热器蛇形管内形成水塞。

五阳热电厂还出现了多次在锅炉启动并汽阶段发生的爆管。经事故分析，发现造成事故的原因是锅炉启动前，曾做过水压试验，水压试验后的水未放干净，在启动时形成了水塞，最终导致超温爆管。

2 过热器管损坏的防治方法

2.1 过热器管损坏的处理原则

发现过热器管泄漏后，应及时停炉，避免泄漏的蒸汽吹坏旁边的管子。只有在损坏很小，短时间不会危及其它管子时，才可以维持运行到备用炉投入。如果没有处于备用状态的锅炉，应立即停炉处理。

2.2 过热器管泄漏防治

1) 高温腐蚀的防治措施。过热器处于高温烟气区域是为了吸收更多的热量来保证蒸汽的参数要求，所以不能降低管外高温烟气的温度用来减轻腐蚀程度，而将管内工质温度控制到一定的范围则是可行的。五阳热电厂过热器出口汽温在450℃以内，在日常运行中只要保证蒸汽参数在额定范围内就能避免高温腐蚀的发生。

为防止过热器的氢腐蚀，过热器内工质要有一定的流速，不过该流速比过热器管冷却所需流速低，所以只要确保过热器管冷却有足够的流速即可。

2) 超温爆管防治。过热器管泄漏，要及时停炉处理，若长时间坚持运行，高压蒸汽会吹坏对面的管子，而且在反射的作用下，还会在附近区域相互影响，造成多根管道冲蚀泄漏。停炉后要将泄漏的过热器管道堵管。锅炉再次启动后，被堵的管道内没有蒸汽的冷却作用，很快会被烧坏，形成烟气走廊，引起热偏差。此外，过热管壁上的积灰也会造成管道超温。因此，在锅炉停炉时要及时清除积灰。

3) 过热器管磨损防治。五阳热电厂曾采用安装防磨瓦与喷涂防火涂料两种不同的防磨方法，其中喷涂防火涂料的方法效果更好。

3 结 语

通过对五阳热电厂过热器泄漏的原因进行分析，并采取上述措施后，2017年全年过热器泄漏次数明显减少。在电厂的具体运行过程中，其过热器所在的运行环境不同，造成泄漏的原因也不尽相同。各厂要根据各自的具体情况，因地制宜，采取适合本厂的防治措施，保障电厂正常有效运行。