摘要：锅炉是一种生存蒸汽或热水的换热设备，广泛用于活力发电厂和工业企业，用于发电的锅炉成为电站锅炉，用于工业动力设备或供热的锅炉称为工业锅炉。锅炉承担着为社会运转、经济活动提供电力和为企业提供蒸汽和热水的主要任务，因此，锅炉需要保持良好的工作状态。然而，锅炉泄漏是产生安全隐患的直接诱因，严重影响了锅炉的安全生产。主要从化学原理和物理层面分析了锅炉泄漏的原因，并提出了相关措施。
关键词：电厂锅炉；工业锅炉；泄漏；化学反应
一、锅炉水冷壁泄漏的主要故障
根据大量的实际经验分析，锅炉水冷壁泄漏是造成锅炉泄漏的最常见的故障因素。根据相关统计与研究结果表明，在锅炉泄漏的全部事故中，多于80%的事故都是水冷壁的泄漏，此问题对锅炉顺利运转以及锅炉的正常运行造成严重的阻碍。但是在实际维修的过程中，很难有效的维修水冷壁，究其根本原因，主要是锅炉的运行存在于一个比较复杂的环境中，加大了维修的难度。在现代电力和工业技术不断发展的前提下，设备也随着日益的完善。
在通常状况下，现代电厂的锅炉都是在使用被特殊处理过的除盐水。与此同时，在一般状况下，要在水冷壁的外壁及内壁上都要进行科学有效的防腐处理，从而保证在锅炉运行的时候，水冷壁尽可能的少发生泄漏现象。但是在水冷壁运行时出现的磨损以及其设计或材料的不合理都会导致冷水壁出现泄漏现象。笔者在实际经验与用户反馈中发现，锅炉的参数控制、运行环境与状况都会直接的影响到水冷壁的泄漏。降低锅炉水冷壁的泄漏事故的发生率，能够有效促进电厂锅炉的安全运行，具有非常关键的意义。
二、锅炉泄漏的主要原因
锅炉是电厂正常运转的保证，锅炉的维护和维修是电厂日常工作中的主要内容。如果电厂锅炉发生泄漏，不但会埋下安全隐患，还会影响电厂的生产效率。因此，锅炉泄漏应受到高度重视，并做到及时处理。
2.1化学层面的原因分析
高温化学反应产生泄漏的过程为：锅炉内部受高温影响发生化学反应，导致锅炉管壁硫化，进而产生腐蚀，越靠近燃烧器腐蚀越严重。如果煤没有得到充分燃烧就受到水蒸气的作用，则会在冷水壁上产生大量黑褐色的硫化物。煤在不完全燃烧后产生的气体的主要成分为一氧化碳、二氧化碳、氧气及二氧化硫。水冷壁上硫化物的主要成分为铁锈、四氧化三铁和硫化亚铁。硫化亚铁中的硫原子来源于黄铁矿中的硫元素，在锅炉内壁受高温后会加速对铁的腐蚀作用，其化学式如下。
黄铁矿高温受热后分解，产生硫原子和硫化亚铁：
FeS2→FeS+[S]
游离状态的硫原子在高温受热后与锅炉自身的铁发生化学反应，产生硫化亚铁：
Fe+[S]→FeS
锅炉自身的铁会受水和氧气的影响产生铁锈（Fe2O3），铁锈可与硫化氢气体反应，进而加快锅炉壁硫化：
4Fe+3O2+XH2O→2Fe2O3・XH2O
Fe2O3+3H2S→2FeS+3H2O+S
硫化亚铁与大量氧气发生反应后被氧化，生成四氧化三铁和二氧化硫，其化学公式如下：
3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2
综上所述，发生在水冷壁的高温化学反应过程是因煤中的硫元素造成锅炉管壁上的铁被硫化，即被腐蚀的过程，最终造成锅炉泄漏。
2.2物理层面的原因分析
2.2.1受热不均造成的热胀冷缩
由于锅炉加热时不是整体处于高温状态，最终影响了电厂锅炉水冷壁管路各部分的温度，产生了不同的温差。如果这种状态维持的时间过长，则受热胀冷缩的原理影响，会有部分水冷壁管产生裂缝，最终造成电厂锅炉发生泄漏。此外，在采取酸洗管路清除水冷壁中的水垢时，需要加热到50～60℃，但加热温度过高会破坏局部管路保护膜，因此，酸洗过程中同样也要控制温度和加热方式，以免造成局部受热不均。
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2.2.2焊接点处承受的压力过大
在一些电厂的维护检修制度中，会规定对锅炉进行经常性检修，以期降低电厂锅炉的泄漏发生率，保证其处于最佳运行状态，但会导致锅炉频繁开启、停止运行。工作人员停止锅炉检查完运行状况后，往往在极短的时间内重新开启锅炉，在这个停止、开启的过程中，水冷壁尤其是水冷壁上的焊接点要承受额外的机械应力，如果频繁停启，则会影响锅炉水冷壁的承压能力。这种焊接点的泄漏反不易被发现，锅炉泄漏后，维修人员在锅炉停止时难以发觉泄漏点，重新开启锅炉后仍然存在泄漏。
2.3其他原因造成的电厂锅炉泄漏
2.3.1长期处于低负荷工作状态
如果电厂锅炉长期处于低负荷状态运行，则会造成内部水循环系统循环不畅，导致部分水冷壁管路内的水不流动、热量大量聚集，进而使管壁过热发生水泄漏。因较难发现锅炉内部水循环系统循环不畅的位置，进而难以快速检修水泄漏故障，增加了锅炉安全生产的风险。
2.3.2锅炉的设计和维修不科学
如果在原始设计时不考虑水冷壁管路的承重能力和焊接点设计，则将导致单个悬挂点的受力过大，进而拉裂管路。此外，焊接操作人员的维修水平也是决定因素，如果焊接造成了砂眼、漏焊，则会引发渗漏。现实案例中，水冷壁焊接点、焊口砂眼在水冷壁承受较大质量时易发生拉裂或渗漏，进而影响锅炉的安全运行，易造成电厂锅炉水冷壁管路发生泄漏。
三、解决锅炉泄漏的有效措施
1.送风改造促进风粉分离
风送的主要改造方式是将风松口在完成风送之后，能够实现自动旋转，使的第一次的风送燃料与第二次的刚好对应，如此可以最大化的促进煤的充分燃烧，最大程度减小还原性气体的生成。经过实践证实，这种送风方式的改造可以提高煤的充分燃烧率，降低产生还原性气体，最大限度的减弱冷水壁的腐蚀作用。
送风改造促进风粉分离的主要原理为，第一次风送燃料之后，待燃料燃烧一段时间之后，旋转风松口，将风送喷口旋转180度，燃料的风送位置刚好与第一次相对应，这样会导致一二次燃料之间的覆盖面积最小化。
2.锅炉冷水壁自身的改造（水冷壁）
锅炉冷水壁的腐蚀主要原因在于冷水壁上的硫化作用所致，如果我们通过在冷水壁中镀膜，尽最大可能的隔绝冷水壁与还原性气体之间的直接接触，进而从根本上解决锅炉冷水壁的高温腐蚀问题。
然而，我们知道，冷水壁始终处于一种高温的工作状态，这就对相应的镀膜物质有着耐高温的要求。同时镀膜的存在不能够对锅炉本身的传热有所影响。一般的做法都是在锅炉的表明涂上一层防腐蚀的材料，经过实践表明，这种镀膜的方式可以有效的改善锅炉壁的高温腐蚀问题。
3.加大锅炉设备在安装过程的质量监控
由于在安装过程中，易受安装工人经验等影响，故在安装时，加大对锅炉设备在安装过程中的质量监控；采取的措施有：A、使用有丰富锅炉安装经验的员工；B、安装锅炉前，对工人进行培训，增强工人质量意识；C、锅炉设备安装作业前，对工人进行质量技术交底；D、对焊材从烘培到使用进行全程、可追溯性管理；E、使用新型焊接，稳定焊接电流，避免瞬间电流过大，击穿鳍片管；F、对鳍片管密封焊接环境管理，避免出现风力过大、穿墙风等现象；
4.加大考核力度
为了充分调动员工积极性，重视锅炉防漏问题，提高锅炉运行的可靠性，可制定《锅炉防漏考核规章条例》，以机组连续运行时间为主要考核指标，对检修钳工工艺、焊接质量、金属室检验都制定详细的考核方法，并定期抽查泄漏检测登记表、超温报表，并与实际检测数据进行比对。为提高大修成效，还需制定《锅炉大修考核条例》，以一百分为满分，将安全置于首要位置，对出现问题的部门，依照条例规定进行严肃处理，绝不姑息迁就。
四、结束语
综上所述，为了电厂的安全运行，电厂的锅炉维修和技术部门应重视锅炉泄漏故障，比如锅炉煤种的含硫量过高、锅炉受热不均、低负荷运作、锅炉的设计和维修不科学等，可从控制煤种的含硫量、更改锅炉设计、改善水循环和养护理念等方面解决该问题。
参考文献：
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[2]李琦.电厂锅炉泄漏原因及措施分析[J].硅谷，2015（04）：200，219.
[3]韩振兴.论电厂锅炉泄漏的主要原因及应对措施[J].科技与企业，2016（22）：328.
论文作者:尹军帅
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：锅炉论文; 水冷论文; 电厂论文; 硫化亚铁论文; 冷水论文; 管路论文; 高温论文; 《电力设备》2019年第4期论文;