电厂锅炉四管泄露原因分析及应对措施研究

张亚洲

(陕西德源府谷能源有限公司，陕西 府谷 719400)

1研究目标

建立四管泄漏智能管理系统这一精细化、可视化、实时化、网络化技术管理平台，实现管理要求与实际应用相一致。首先对锅炉本体设备实现全方位、全过程的监督管理，实现管理与监督相互融合的在线控制；通过过程的控制和数据的可用性整合，实现科学有效地安排检修项目，不过检、不失检，降低了检修成本。根据现场实际检查出的问题，生成缺陷单自动推送相关人员，根据缺陷触发生成检修工单，完成缺陷处理后形成缺陷闭环；将锅炉已装有的泄漏报警装置监测数据接入系统，统计分析相关数据。通过实时获取锅炉受监部件的温度、压力和负荷，记录锅炉启停时的温度压力曲线、锅炉运行时的超温超压情况、超温曲线等数据，进行技术数据评估比较和定量分析，推送检修建议。

2火力发电厂锅炉四管的泄漏原因

2.1化学腐蚀

根据化学腐蚀部位的不同，可以分别将化学腐蚀分为内管腐蚀和外管腐蚀两种。其中，造成内管腐蚀的主要原因在于水冷壁管内通过的水中含有许多化学成分，使得水中的含氧量和pH值超出标准范围，容易腐蚀管体内壁，进而造成管体损伤或与管体发生化学反应，在水压力的作用下，易发生鼓包或裂开等情况，进而出现泄漏。而外管壁的腐蚀则是由于管壁的受热面靠近锅炉一侧，锅炉燃烧后产生的硫化物、氯化物、氧化物等化学物质在高温的影响下与外管壁发生化学反应，使外管壁的金属被腐蚀，导致表面整体厚度变得不均匀。最后，因为受热不均、时间过长而导致爆管。

2.2超高温和氧化层的产生、脱落

超高温分为长时间超高温和短时间超高温2种情况。长时间的超高温会使管体的受热面在高温的影响下发生熔化，温度越高，金属材料的熔化速度就会越快，并且在熔化过程中四管很容易形成爆口或裂纹并伴有氧化皮的产生和脱落。而短时间的高温则会使管的承受能力发生较大差距，从而因温度差较大而发生爆管，若此时管壁存在爆口，则可能会将其呈撕裂状快速张开，造成严重事故。

3锅炉四管泄露应对措施

3.1水质控制及腐蚀物质控制

严格控制通过四管的水质，确保水的pH值和化学成分含量始终保持在安全范围内，从根本上减少四管的腐蚀现象，同时在满足pH值和化学成分含量安全范围的情况下，还需要保证化学元素含量，但由于火电厂锅炉的复杂性，必须保证壁管的受热均匀性，以避免管壁破裂。

对氧化皮的生成和脱落加以控制，总的来说就是要减缓氧化皮的生成，控制脱落，加强对氧化层的检查，及时清理和更换。具体手段为：在人工可操作的地方进行人工清理，在人工操作不到的地方，采用能够清除氧化皮的清洗水，最后要加强对工作人员的管理，严格监督锅炉的受热情况，并按时对锅炉四管的膨胀、磨损情况进行相应记录，加强对燃烧区域内水冷壁管的高温区域、严重腐蚀区域、磨损区域和胀粗、鼓胀等区域的重点检查，及时更换受损严重的水冷壁管。

3.2智能管理系统的应用

3.2.1 锅炉“四管”三维可视化模型

建立基于锅炉三维可视化模型，利用先进的3DMAX技术，通过三维建模构建锅炉1∶1高保真模型，将锅炉内受热面管子、集箱、焊口、支吊架、四大管道、连接管道等设备进行三维绘制，并关联设备的基础台账信息、检修信息、泄爆信息、超温信息、机器学习预测信息等，通过三维的方式关联展现，建立与数据库相关联的三维数字化模型，实现机组设备的计算机数字图形化管理，方便管理人员直观查看设备信息及预测风险位置。

3.2.2 “四管”状态、风险、寿命评估壁温状态监测

超温统计。超过温度上限的测点超限级别、累计时间、超限次数、累计风险查询和导出。其中，累计超温风险是在线监测评估系统的一个核心功能，通过对超温记录的计算，评估锅炉管子目前的状态；超温记录。建立某个管子超限历史清单，包括超温的开始时间、持续时间、超限级别、幅值等，查看趋势图。

氧化皮风险预控。氧化皮脱落模型是在线监测评估系统的另一核心应用，根据温度变化的频率和幅度，通过氧化皮脱落模型计算出受热面内部氧化皮脱落量大小。通过模型计算，及时预测高温受热管内氧化皮堆积情况，大大降低由氧化皮堵塞而造成非计停的概率；风险及寿命评估。系统配置当量温度、当量应力的计算方法和残余寿命计算模型。实时监视部件下评估点的寿命状态和当前寿命最低的评估点信息。

数据中心架构。基于全厂对于安全生产及设备管控的需求，系统构建了设备模型数据、生产过程数据、企业管理数据融合应用的数据仓库系统，由实时数据库、关系数据库、三维模型库组成。发电生产过程工艺数据由SIS系统负责从各DCS系统采集存储至PI实时数据库，各子模块在线监测数据通过在线采集平台采集存储至实时数据库，不具备自动采集条件的非实时数据通过表单填报平台采集存储至Oracle关系数据库，三维模型数据通过建模过程生成三维模型存储在三维模型文件库中。

4结语

锅炉管中水蒸气富含O、Na、S、C1元素，具有腐蚀性，在高温作用下容易引发应力腐蚀。锅炉管内侧焊缝余高太高，焊趾角度尖锐引发应力集中，加上高温应力腐蚀，在内侧焊缝处形成裂纹并贯通到表面，使得水蒸气在压力作用下得以溢出。建议降低焊缝余高，增加焊趾过度角，以减少应力集中，此外提高水蒸气的纯净度，避免应力腐蚀，可以有效防止锅炉管裂纹的形成。