摘要：在火力发电厂中，锅炉受设计、安装、运行、维护等因素影响，锅炉“四管”容易发生爆漏现象，从而影响锅炉的安全、稳定运行。本文主要结合锅炉“四管”泄漏产生的原因进行分析介绍，并对相应的改进方法、措施进行了分析，以期提升锅炉运行稳定性和经济性。
关键词：锅炉；四管；泄漏
1引言
火力发电厂的锅炉作为三大主机之一，是电厂中最重要的设备。由于锅炉的运行工况相对恶劣，易发生故障，在燃煤电厂机组的非计划停运所造成损失中，锅炉设备故障导致的运行损失约占60%-65%，而锅炉故障又主要体现在“四管”泄漏上，故对锅炉“四管”安全运行的要求也相对较高。因此，减少锅炉“四管”泄漏故障能够直接提升火电企业的运行效率和经济性，提升火电企业的安全和稳定性。本文主要结合“四管”泄漏事故进行原因分析，以保证锅炉的安全运行。
2 600MW机组锅炉概述
本文结合某电厂的600MW机组进行分析说明。该机组锅炉为600MW超临界直流锅炉，为超临界参数、垂直炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的“W”火焰型锅炉。在前、后拱上共布置有24组浓缩型EI-XCL煤粉燃烧器。
3锅炉“四管” 泄漏原因分析
该厂自投产以来，锅炉“四管”泄漏的原因主要为以下几种原因引起：
(1)磨损
锅炉运行中，烟气携带大量灰粒和未完全燃烧的颗粒通过受热面时，由于灰粒的撞击和切削作用，对受热面管子产生磨损，导致受热面金属变薄，尤其是受热面管组第一根管的迎风面磨损最严重，磨损与烟气的流速、携带的颗粒数量以及灰粒的硬度呈正比关系。由于受热面受到长时间的磨损，管壁就越来越薄，强度也就越来越低，在管内工质的压力作用下而发生泄漏。造成磨损的主要原因由自身结构存在问题、设计、安装、检修过程中没有达到标准要求。同时，如果受热面的管子没有固定好，管排就会在高速流动烟气的作用下发生振动，从而发生机械摩擦，也会造成泄漏。另外，蒸汽吹灰器附近的受热面如果防护措施不当，也容易造成受热面吹损，管壁减薄发生泄漏，因其泄漏机理和防护方法与灰粒磨损有相似之处在此一并表述。
(2)腐蚀
电站锅炉受热面的腐蚀主要为管外的高温腐蚀。燃煤中的碱金属氧化物Na2O、K2O，在高温下挥发成气态，气态的碱金属氧化物碰到温度较低的管壁时，就凝结在管壁表面，并与烟气中的SO3反应形成碱金属硫酸盐Na2SO4、K2SO4，该碱金属硫酸盐的熔点很低，当它们以液态附着在管壁上时，会捕捉烟气中的飞灰颗粒而形成一层积灰。积灰中的氧化铁起着催化剂的作用，将SO2进一步氧化成SO3，使管壁附近的SO3浓度达到较高的水平。在此条件下，碱金属硫酸盐M2SO4与Fe2O3(包括管壁上的氧化铁)和SO3反应形成复合硫酸盐M3Fe(SO4)3，由于复合硫酸盐M3Fe(SO4)3的熔点也很低，在550～710℃的范围内为液态而流走，这就破坏了管壁的氧化铁保护层，使管子遭到腐蚀。其中，在650～700℃范围内的腐蚀最强烈。由于硫酸盐型高温腐蚀发生在550～710℃的温度范围内，所以该腐蚀大多发生在过热器和再热器的出口管段及其悬挂件上。高温腐蚀产生的原因主要有烟道气局部温度过高、烟道气动力场不合理等。
(3)锅炉制造质量问题
锅炉在制造过程中，如果存在一些不符合相关标准的缺陷会对锅炉的正常使用性能产生影响。影响锅炉出现裂纹的制造因素主要有：
1)锅炉制造过程中，管板的水平偏差超标，导致安装时，管板受到强力组对，最终产生应力集中情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2)管孔加工精密度差，导致装配后间隙过大。另外，为保证烟管的正常使用性能，焊接之前一般需要进行预胀处理，加工时未进行预胀或者预胀不到位，最终对焊接的质量产生影响。
3)烟管焊接时，没有进行光滑度处理，存在毛屑，形成应力集中区。
(4)锅炉运行影响
锅炉运行中，由于直流锅炉运行调整要求较高，如运行调整操作不到位，很容易产生锅炉设备出现故障。例如，锅炉启动过程中升温升压速率过快，易造成受热面局部超温、管组间温差过大、受热面膨胀不均等问题；W火焰锅炉由于炉膛宽度较宽，炉膛热负荷不均，易造成受水冷壁膨胀不均产生较大热应力，造成水冷壁拉裂；热负荷下移严重，易造成蒸发段提前，水冷壁出口段超温问题；如果水质控制超标，给水中存在许多杂质，就会在管壁内形成水垢，水垢的存在使得热传导受到阻碍，造成钢材的温度超温。这些问题都会对锅炉造成较大损伤导致受热面发生泄漏。
4防止锅炉“四管”泄漏的控制措施
4.1 加强锅炉设备的检查维护
利用锅炉停炉检修机会，对“四管”进行认真检查，重点是检查“四管”的迎风面磨损情况和吹灰器附近的受热面管壁减薄情况，目前比较常规的方法是在易磨损和受吹损的位置加装防磨瓦或喷涂耐磨材料，但防磨瓦的加装数量要综合汽温情况而定，防磨瓦加装过多会造成汽温不能达到额定参数而影响经济性。同时高温区域的防磨瓦因烟温较高易损坏和脱落，在低温区域加装较为合适。从该厂的情况看，主要要高温区域采用防磨喷涂的方式，蒸汽吹灰器及低温区域采用防磨瓦，运行效果还比较理想。在高温腐蚀区域进行抗高温腐蚀喷涂，涂刷耐高温防腐涂料，涂层具有较高的致密性和强度、较好的组织稳定性，具有优良的抗氧化和耐腐蚀性能，对于锅炉的高温下腐蚀有极好的保护作用，形成具有电化学保护和物理屏蔽作用的耐热高温防腐涂层，有效对管壁进行防护。
4.2 制造质量的提升
锅炉制造过程中，要严格控制偏差量，杜绝因偏差过大出现的强力对接情况出现。焊接之前要进行充分的预胀，保证预胀效果后再进行焊接操作，从而减小空隙。再实际焊接过程中，要根据材质的不同合理选择焊接的电流大小，防止电流过大出现管端烧穿情况出现。焊接完毕后，进行严格的打磨处理，防止存在尖刺，从而有效地避免热应力集中。控制烟管的伸出量，保证冷却性能。
4.3 水处理及监督工作
定期对锅炉给水和锅水的水质进行检查，严格开展化学监督工作，如果发现存在水质不达标情况，及时进行处理工序，保证水质满足标准要求，避免水垢的出现。另外，通过采取措施对水垢进行清除，例如可以通过化学清洗对锅炉内的水垢进行清除，避免锅炉钢材出现超高温状况。
4.4 运行监督
锅炉启停和运行过程中，严格控制升温升压速率，严防受热面管壁超温和各监视点工质超温，加强燃烧调整，防止产生热偏差，保持合适的火焰中心高度。管理部门加强对运行工况的监察，严格控制运行参数在规程规定范围，发生参数超标严格进行考核。
5结语
本文通过对锅炉“四管”泄漏出现的原因进行分析，其中锅炉自身结构、锅炉水质、锅炉制造质量及锅炉运行中的监督都对锅炉的钢材出现裂纹产生影响。另外，分别从四个角度对裂纹控制的措施进行分析，以期提升锅炉运行中的稳定性和安全性。
参考文献
[1]李梦源. 高温蒸汽环境对电站锅炉管材料应力腐蚀裂纹扩展影响研究[D].华北电力大学(北京), 2016.
[2]徐永裕. 对进口8.2MW燃油(气)热水锅炉后管板等处裂纹事故的分析[J].工业锅炉, 2005(1):54-56.
[3]王明强, 吴金星, 王超,等. 燃气锅炉烟管管端和管板裂纹分析及防止[J].中国特种设备安全, 2016, 32(3):64-67.
论文作者:柯昌书
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/11
标签：锅炉论文; 管壁论文; 高温论文; 磨损论文; 硫酸盐论文; 碱金属论文; 裂纹论文; 《电力设备》2019年第3期论文;