火电厂锅炉受热面失效原因及防治措施探讨

姜志强

摘  要：受热面作为锅炉热能转换的重要组成部分，设备的运行状况直接关系到锅炉运行的安全性和稳定性。如果受热面在运行过程中出现爆管泄露的安全事故，不仅会影响到企业的经济效益，而且还会威胁到操作人员的人身安全，所以改善设备系统的运行环境非常关键。文章首先阐述火电厂锅炉受热面失效的原因，然后对受热面失效的防治措施进行分析，为提高火电厂锅炉运行的安全性和稳定性创造有利条件。

关键词：锅炉;受热面;失效原因;防治措施

中图分类号：TM621         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）18-0145-02

Abstract： As an important part of boiler thermal energy conversion， the operation status of equipment is directly related to the safety and stability of boiler operation. If the safety accident of pipe burst leakage occurs on the heating surface during operation， it will not only affect the economic benefits of the enterprise， but also threaten the personal safety of the operators， so it is very important to improve the operating environment of the equipment system. This paper first expounds the causes of the failure of the heating surface of the boiler in the thermal power plant， and then analyzes the prevention and control measures of the failure of the heating surface， so as to create favorable conditions for improving the safety and stability of the boiler operation in the thermal power plant.

Keywords： boiler; heating surface; failure causes; preventive measures

锅炉的运行效率直接关系到火电厂的经济效益，而锅炉运行的安全性和稳定性是其能够高效运行的基础保障，所以需要加强对锅炉设备运行环境的监督检查。受热面作为锅炉热能转换的重要组成部分，在其长期服役的过程中，受到各种因素的影响可能会出现受热面失效的现象，不利于锅炉的安全稳定运行。经过对锅炉受热面失效的原因进行总结分析，主要有超温、磨损、焊缝泄露、垢下腐蚀、热疲劳等，受热面失效会造成火电厂非计划停机，对企业的经济效益和安全生产造成不良影响。所以应该对锅炉受热面失效的原因进行充分的分析，然后从实际情况出发，制定出行之有效的防治措施，最大程度的避免受热面失效现象的发生，为火电厂的安全高效生产创造有利条件。

1 火电厂锅炉受热面失效的原因

1.1 焊缝泄漏导致的受热面失效

焊接是锅炉受热面制造安装中最为常见的工序，通过焊接的方式將各个零部件连接起来，而受到各种因素的影响会出现焊接质量缺陷，一旦焊缝存在质量缺陷，将会导致受热面发生泄漏而产生各种安全事故。焊缝缺陷主要表现为未焊透、咬边、夹渣、气孔、裂纹等形式，多数原因为焊接工艺不规范所导致。对焊材的管理不到位，没有做好烘干处理，焊前没有对母材表面进行清洁处理，都会出现焊接质量缺陷;焊接的温度和速度掌握不好，容易在焊缝中出现气孔;焊接前后热处理不当，会出现焊接裂纹;在检修工作中如果强力对口会导致残余应力过大，而在运行中由于膨胀不畅就会发生泄漏。焊缝泄漏是受热面失效的主要原因之一，所以应该加强对焊缝的质量控制。

1.2 短时超温爆管导致的受热面失效

短时超温爆管多发生于水冷壁中，其主要原因为受热不均，冷却条件恶化致使管壁温度短时间内突然升高。当管壁温度超过材料的下临界点时，材料强度会有所降低，在高温高压的运行环境下就会发生爆管。如果炉膛内动力场不稳定，出现火焰中心偏移的现象就会造成水冷壁局部热负荷过高而发生短时超温爆管;在水冷壁中如果出现焊瘤、夹渣或者其他异物堵塞，亦或是管内结垢严重，都会导致管内汽水循环不畅，在汽水分配不均的情况下就会发生短时超温爆管，锅炉严重缺水也是短时超温爆管的原因。在爆口处会发生明显的塑性变形，管径涨粗，管壁减薄，在判断原因时可根据管内超温面积、数量和位置来确定。

1.3 长时超温爆管导致的受热面失效

根据锅炉的使用性质以及运行环境，在受热面设计时会选用适宜的材质，并且设计出锅炉运行时的各项参数，以确保锅炉受热面运行的安全性以及使用寿命。如果在实际运行中受热面管壁温度长期处于设计温度以上，就会降低受热面材料的力学性能，最终发生蠕变破裂，不仅缩短受热面的使用寿命，而且会影响到锅炉运行的安全性和稳定性。受热面长时超温爆管多是由于长时间处于管材允许的温度中运行，导致管壁发生氧化应力裂纹。炉内的烟风动力场不佳会导致炉膛出口烟气分布不均，在存在余旋的情况下，会造成末级过热器超温运行。当管壁的蠕胀值接近或者低于规定范围时，就会导致管子爆裂，爆口边缘一般较厚，断裂面粗糙不平整，且在向火侧内外壁上会有较多的纵向裂纹。

1.4 磨损导致的受热面失效

磨损也是导致受热面失效的主要原因之一，磨损一般是由于燃烧物燃烧不充分或燃烧物中物质含量与设计参数不相符，导致烟气中的坚硬颗粒在较高的流速下与受热面之间发生碰撞，从而对受热面造成磨损。发生磨损的受热面表面比较小，金属组织一般不会发生变化，只是会磨薄受热面直至泄露。磨损一般发生于省煤器烟气入口和出口处，过热器和再热器的烟气入口处弯头，燃烧器附近的水冷壁等位置，受到烟气颗粒的磨损，不仅会降低受热面的使用寿命，而且会因为管子泄露而发生安全事故。磨损的程度一般与烟气流速、颗粒物形状以及受热面与飞灰的冲角有关，烟气流速越快，磨损越强烈。受热面与飞灰冲角在30°～45°时，磨损最为严重。颗粒物越尖锐，硬度越高，磨损强度越大。

1.5 其他原因导致的受热面失效

在锅炉实际运行过程中，导致受热面失效的原因较多，除以上所述外，还有热疲劳、缺水、结垢、管内积碳、水循环故障、氢脆、晶间腐蚀、高温硫腐蚀、原始缺陷等等。受热面失效的原因与锅炉的使用性质、运行环境、受热面结构设计、炉内燃烧工况、燃烧参数等各种因素有关，所以应该根据实际情况有针对性的制定防治措施，以达到最佳的防治效果。

2 火电厂受热面失效的防治措施

2.1 焊缝泄露的防治措施

随着机组容量的增大，焊缝的数量也相应的增加，所以提高焊缝质量非常关键。在焊接之前做好相应的准备工作，加强对焊材的储存管理，选用正确的焊材，焊前对焊材进行烘干处理;构建良好的焊接环境，做好防风、防雨措施，消除外界因素对焊接质量造成的影响;确保焊接操作人员持证上岗，且熟练掌握焊接工艺;在焊接过程中，严格按照焊接工艺标准执行，掌握好焊接温度、速度和手法的控制，保证焊接质量;做好焊后热处理，防止残余应力对焊缝质量的影响;做好无损检测工作，可根据实际情况采取适宜的检测方式，以便及时发现焊接缺陷及时处理;避免在检修工作出现强力对口的行为，对于存在残余应力的焊缝应该采取适宜的措施进行处理。

2.2 短时超温爆管的防治措施

優化调整锅炉受热面的结构，确保介质能够均匀流畅的分布运行;改善锅炉燃烧状况，通过对煤粉质量、送风参数控制等措施，优化锅炉动力厂工况，防止出现火焰偏移或者贴墙现象;加强对管内异物的清理，定期检查受热面下弯头处是否有异物或者氧化皮等沉积物堆积，如有发现及时清理;及时检查锅炉供水情况，保证受热面有稳定的冷却水供应;在锅炉运行过程中，加强对受热面管壁温度以及炉内燃烧工况的检查，发现问题及时调整，避免受热面因为短时超温造成的爆管事故。

2.3 长时超温爆管的预防措施

为减少锅炉受热面因长时超温爆管而导致的失效，可根据锅炉燃烧环境选用组织稳定性更好的材料作为受热面的材料，提高受热面耐高温性能;加强对燃煤的管理，严格按照设计标准选用煤种;做好对减温水温度和质量的控制，避免因为水温过高以及管壁结垢而导致超温;控制锅炉燃烧工况，调整燃烧参数，确保炉内烟风动力场的稳定性，避免因为火焰偏移以及出口烟温过高而造成管壁超温;加强对受热面的温度监测，在适宜的位置设置温度检测点，确保监测数据的准确性;在检修过程中对受热面材料进行取样检测，发现材料老化失效及时更换。

2.4 磨损的防治措施

加强对燃煤质量的监督管理，严格按照设计参数选用煤种，避免因为飞灰中颗粒物含量过高而加剧磨损，从源头最大程度的控制磨损危害;优化受热面的结构设计，合理调整受热面与飞灰冲角，减少因为角度设置不当而增加磨损几率;在容易受到磨损的受热面部位，加装防磨罩，还可喷涂防磨材料，减少因磨损产生的泄露;加强对受热面的积灰清理工作，避免积灰过多而形成烟气走廊;合理布置吹灰器，并定期检查吹灰器运行状态，确保其能够安全稳定运行。

2.5 受热面失效共性原因的防治措施

尽管导致受热面失效的原因较多，但是大多数原因都存在共性的特征，所以可根据共性特征做好综合性的防治措施。加强对燃煤管理，严格按照设计标准选用煤种;根据锅炉运行特征以及燃烧工况合理设计受热面结构;加强对焊接的质量管理，提高焊接质量;加强对锅炉受热面的日常检查，尤其是对运行温度、供水、积灰的监测管理，确保受热面处于最佳运行状态。

3 结束语

省煤器、水冷壁、过热器、再热器为火电厂锅炉受热面的主要组成部分，受热面失效的原因与其在炉膛内的位置、运行环境、运行条件、煤粉质量、运行参数、日常维护等多种因素有关，所以失效表现形式具有复杂性和多样性的特点。为了减少受热面失效对火电厂生产带来的不利影响，应对每种原因进行深入的分析，然后从设计、制造、安装等各个环节加强防治力度，并且做好日常运行的维护和保养，提高质量检测技术水平，尽量降低因受热面失效而对火电厂造成的经济损失。

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