摘要：近十多年来，我国电力工业迅猛发展，高参数、大容量机组的大型火力发电厂一座座拨地而起，以满足国民经济和社会发展对电力的需求。为适应蒸汽参数的提高和蒸发量日益增大，锅炉水循环和燃烧方式也随之有所改变。参数的提高、容量的加大，水循环的增加以及燃烧的加速而导致锅炉受热面的热负荷不断加大，加上参与调峰、加减负荷频繁且升降幅度较大、运行控制调整失当，锅炉水化学处理不善等因素，不可避免地会使锅炉受热面出现蠕变、过热、疲劳、磨损、腐蚀等异常现象，日积月累最终导致受热面损坏而发生事故。一旦发生事故，将给国民经济造成巨大损失，给人民生活带来极大的不便。
关键词：火电发电厂；受热面；泄漏；原因；分析
引言：通过研究部件失效的特征、过程、形式等，查明部件破坏的直接原因，找出造成锅炉受热面管失效的型式及其失效机理，提出预防事故的措施和对策，消除造成失效的不利因素，提高锅炉受热面管子的可靠水平，保障机组安全稳定运行，保障电网安全稳定运行。同时失效分析还可以查明责任主体，为企业提高技术管理水平提供依据。
1.泄漏、爆管原因分析
1.1设计因素
首先，对于大型电站锅炉的设计，往往存在理论与实际的脱离，如设计的炉膛结构不能适应煤种变化的运行特点，导致过热器的超温爆管。其次，设计经验的不足，关键系数选用不恰当，如受热面系数选用不当，造成炉膛出口烟温偏差过大；炉膛高宽比不合理，高度偏低引起超温。第三，结构设计及受热面布置不合理，如同屏各管的管径、长度的不同，进出口集箱引入、引出布置不当，两级过热器中间未设置混合集箱等等，这些都是造成流量偏差、热偏差的影响因素，最终导致超温。在设计过程中还存在其他的一些不足之处，如材质选用不当等等，这里不再过多分析。
1.2制造工艺及安装质量
从实际情况看，制造工艺、现场安装及检修质量都是引起泄漏的直接原因。若管材自身存在缺陷（夹渣、分层等），长期运行可能会发生泄漏。焊接质量差，管子弯头的椭圆度不符合标准规定，弯头的减薄量过大，管内异物堵塞等，也是造成泄漏的原因。现场施工过程中，还会出现错用钢材，与图纸要求不符等问题。
1.3超温运行
超温运行可以分为长期超温和短期超温。长期是指管壁温度处于设计温度以上而低于材料的下临界温度，超温幅度不大但时间较长，锅炉管子发生碳化物球化，蠕变加快，在管子薄弱部位发生脆裂爆管。短期是指管壁温度超过材料的下临界温度，材料强度下降，在内压力作用下发生胀粗爆管。超温运行的原因是，管内的工质流量分配不均，炉内的局部热负荷过高，管子内部结垢及异物堵塞，另外材料选用不当，设计不合理，燃烧控制不当、火焰偏斜（上移）、炉膛出口风量不足、燃烧不完全引起烟道二次燃烧、蒸汽流量不足、投入减温水不当，高加投入率低等等。
1.4腐蚀
腐蚀爆管由于燃用煤种含硫量高、炉内燃烧工况差，燃烧区域内水冷壁管贴壁处煤粉缺氧，燃烧产生的还原性气体与受热面管子发生化学作用或电化学作用，造成管子减薄特别是焊口处凹陷（称高温腐蚀）而引起爆管泄漏；由于蒸汽含有杂质与受热面管子发生电化学作用，在管子内壁形成凹坑（称内腐蚀），该点管壁减薄，当不能承受蒸汽压力时就发生爆管。金属材料受周围环境介质的化学与电化学作用而引起的损坏叫腐蚀失效。腐蚀对部件损坏的表现为失重、破坏材料表面完好状态和生产裂纹。按腐蚀机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。锅炉受热面腐蚀分汽、水侧腐蚀和烟气侧腐蚀。汽、水侧腐蚀按其机理包括苛性腐蚀、氢损害、氧腐蚀、垢下腐蚀及应力腐蚀。烟气侧腐蚀包括水冷壁向火侧腐蚀、高温煤灰（油灰）腐蚀和低温腐蚀。
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2.防止锅炉受热面管失效泄漏采取的措施
一是全面利用大修、技改工程、单项工程等机会对老化的磨损大的设备进行大面积的更换。二是利用一切停炉机会对锅炉承压部件进行检查，发现缺陷的管子及时进行处理。特别是邀请省锅检站对锅炉进行内部检验，及时处理检验中发现的问题，保证了设备的健康水平。三是完善防磨、防腐措施，采用新技术、新方法来增加设备的使用寿命。四是进行空气动力场试验。严格检查喷燃器安装角度、切圆是否符合实际情况，必要时根据实际空气动力更换原设计倾角、切圆，严防一、三次风气流冲刷水冷壁管。五是运行中加强燃烧调整，组织合理的燃烧工况和恰当的火焰中心，以减少高温腐蚀，减少烟气温度偏差和流量偏差。六是加强化学监督，每次大修严格按照化学的意见割管分析检查内部腐蚀、结垢，并根据化学的监督意见进行换管。
2.1加强防磨检查，做好防磨、防腐工作
磨损和吹损是锅炉初期运行阶段泄漏的主要原因。机组检修时，对易于磨损部位应进行重点检查，对于煤质较差，尾部易磨的情况，应对尾部低过，省煤器向烟面进行金属喷涂防磨。另外，摆动式燃烧器二次风通流处经多次检查也有磨损现象，所以加装了保护瓦。检修过程中，还应对后屏过热器进行认真、全面检查；对于管内积垢应及时清除，防止堵塞，发现外壁氧化皮较厚、变形，严重减薄的管子要尽早更换。
2.2加强锅炉运行的超温控制
锅炉在经过初期运行阶段后，泄漏爆管的主要原因是超温运行，因此控制超温是防治泄漏的重要工作。通过分析实际运行情况，并参照材料最高允许壁温，设定超温控制点。对于机组启停应严格按照启停曲线操作，控制锅炉参数和过热器管壁温在允许范围内，并监视蒸汽参数、蒸发量及水位等指标，防止超温超压、满水、缺水事故发生。同时，还应加强燃烧调整，防止火焰偏斜，注意控制煤粉细度，合理用风，防止结焦，减少热偏差，防止尾部再燃烧，加强吹灰，防止受热面严重积灰等等。
2.3加强管理工作
在管理上，制定预防泄漏的管理办法，实行奖励与考核相结合，将工作落实到每个班、每台炉、每个岗位。对于运行中发生的泄漏爆管，应组织相关技术人员，分析原因，做好防范措施。同时，还要做好化学监督工作，保证炉水品质，防止由于水质原因造成管内结垢或堵塞，影响传热，杜绝氢脆现象。在检修工作过程中，严格执行相关规程规定，做到全面细致，保证检修质量，并结合大修按要求完成锅炉定期检验工作，如硬度、厚度测量，并利用内窥镜对集箱或管子进行内部检查，根据管子的膨胀情况，对热负荷高，超温时间与幅值大的管子进行选择性的金相分析，了解设备实际情况。
总结：锅炉运行事故中，锅炉受热面管失效泄漏占有相当比例，常常造成停炉事故，事故抢修难度大，由于事故部位不同而抢修时间不同，给锅炉安全、经济运行造成障碍。锅炉受热面管失效泄漏，已成为影响机组可靠性的主要因素。如何减少受热面管的泄漏，已成为提高机组可靠性的关键。
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论文作者:盛守波
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：锅炉论文; 原因论文; 发生论文; 偏差论文; 管壁论文; 炉膛论文; 机组论文; 《电力设备》2019年第4期论文;