摘要：电站锅炉是火力发电厂的主要设备，由于锅炉系统参数变化多样，介质一直处于流动状态，对各部受热面的内外冲刷必然导致管道的磨损，降低磨损速度，及早预防是电厂采取防磨的目的。在发电机组的非计划停运统计中，锅炉四管泄漏占30%以上，不仅影响电厂的经济性，多次的启停对锅 炉的寿命影响巨大，因此锅炉四管泄漏的防治是电厂的重点工作。文中分析了引起锅炉“四管”爆漏的主要原因、防治措施以及应做好那些基础管理工作。
关键词：锅炉四管；磨损；爆漏；防治措施
0 引言
电站锅炉关键部件主要是锅炉的“四管”，即水冷壁、省煤器、过热器和再热器，四管直接承担着锅炉的全部蒸发任务，是锅炉完成由给水转化为合格干蒸汽的主要载体，也是自燃循环锅炉的主要受热面，四管内的介质通过吸热蒸发推动整个给水流动。在现有设备状况下，为了防止锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器管（以下简称锅炉“四管”）爆漏，减少锅炉非计划停运，提高锅炉“四管”运行的可靠性和经济性。运行管理直接影响机组的安全、经济运行，在做好运行操作和运行管理工作的同时，尽可能加强各个层次人员的培训，提高各级人员的业务能力（分析问题能力、解决问题能力），从而采取必要的措施，最大限度的解决锅炉“四管”爆漏问题。
1 影响锅炉四管爆漏的主要因素
电站锅炉四管泄漏问题一直是困扰锅炉设备的头等问题，特别是尾部烟道内部设备，长时间在烟气冲刷情况下，随着锅炉运行时间的推移，飞灰磨损、热腐蚀、金属疲劳等综合因素的影响，导致其使用寿命不断降低，根治四管泄漏也是非常困难的事情。但并不是不可避免的，可以采取一定的手段降低泄漏的发生率，比如采取防磨措施、调整燃烧工况、减少锅炉冷热次数等。根据现在电站使用自然循环锅炉的情况，影响锅炉受热面寿命的主要因素有以下几个方面。
1.1 应力集中
热应力概念：当金属材料的工作温度或膨胀系数有差别时，各部分膨胀和收缩会互相约束而产生附加温度应力；应力裂纹概念：如果温度发生变化，热应力也会随着发生变换，同时随着弹性变形的循环，塑性变形逐渐积累引起损伤，最后导致破裂。产生应力集中主要与锅炉结构有关，机组启、停或负荷变动频繁，高低负荷之间相差悬殊，引起炉管金属热疲劳导致爆管。产生应力集中的主要部位：锅炉水冷壁和包墙过热器在上、下联箱位置的鳍片根部以及左右侧墙之间的结合部分；锅炉四角水冷壁管与燃烧器风箱在热态时，因膨胀不均匀，造成风箱筋板焊缝多次拉裂水冷壁管。
1.2磨损
1.2.1 飞灰磨损
飞灰磨损为影响受热面寿命的主要因素。从外部因素看，原煤为不可再生资源，随着燃煤资源的开发和利用，对火力发电厂的影响也越来越大。原煤中的灰分也难于控制，在大部分地区，进厂原煤的应用基灰分最高可达到 45%以上，长期使用的原煤应用基灰分也在 25%左右。如此高的灰分造成了燃烧后飞灰浓度急剧增加，对受热面的磨损也是日益严重。从内部因素看，飞灰对四管的磨损与其特性有很大关系。在磨损中起主要作用的是飞灰中那些大的颗粒，同时有足够硬度和锐利棱角的颗粒要比球形颗粒磨损更严重些。飞灰在炉膛内如果没有达到其熔化温度时仍然保持其原有的形状，进入烟道后随着温度的降低，其硬度有所增加，撞击管道的力量加剧，对四管的磨损就加剧。特别是飞灰中的 SiO2含量对磨损的程度影响更大，当其含量超过60%时，磨损显著加剧。因此锅炉中省煤器的磨损往往比过热器的磨损要快些，因此对低温段受热面的防磨要更多的关注。由于原煤中灰分的存在和制粉过程的磨损存在飞灰磨损是不可避免的。
1.2.2 吹灰磨损
吹灰器吹扫对受热面影响很大。通过历次对“四管”防磨防爆检查情况看，吹灰器对受热面的吹损主要是由于：
1.吹灰器内漏、吹灰器卡涩、吹灰器不旋转，吹灰器长时间停在某一位置，蒸汽集中吹扫某一处受热面；
2.吹灰器吹灰时蒸汽带水，水与蒸汽相比，水没有蒸汽柔和，水对受热面的损害程度大于蒸汽对受热面的损害程度；
3.吹灰器吹灰蒸汽压力过高，对应炉膛某一位置的吹灰器，吹灰蒸汽压力均不相同，压力过高，受热面受损程度就比较严重；
4.短杆吹灰器枪头进入炉膛的距离不足，喷嘴与水冷壁的距离太近；
5.吹灰器喷嘴角度不正确，喷嘴正对管子某一位置。
1.3 锅炉的运行工况
运行工况的影响是长远的，是四管寿命的关键保证，其影响面不仅涉及到受热面的外部条件，对管道的内部影响也不容忽视。首先就是烟气流速。受热面金属表面的磨损正比于飞灰颗粒的动能和撞击次数，飞灰颗粒的动能同速度的平方成正比，撞击速度同速度的一次方成正比，这样管子金属的磨损同烟气流速的三次方成正比，控制烟气流速可以很好 的减少受热面的磨损。烟气流速同锅炉的炉膛负压、风比配合、部件分配等因素有关，在 保证水平烟道过量空气系数的前提下，尽可能的控制烟气流速。其次调整好介质温度，防止出现超温现象，特别是过热器部位，超温对金属的寿命影响较大。管壁温度长期超过设计温度时，在高温作用下，导致钢材组织结构变化，蠕变速度加快，持久强度下降，使用寿命达不到设计要求而提前爆破损坏。
1.4 机械损伤
主要指在安装或检修过程中由于人为的原因使金属表面受伤、强度降低或出现应力集中不能承受了介质的压力而产生的爆管。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆检修中经常锯割管道或对部分管道修复，不小心时容易伤到其他管子而没有及时发现，或者在焊接、气割其他管子时误碰到邻近管道没有及时发现或处理。焊接管子没有严格按照焊接工艺进行或热处理没有达到预定的目标也可列为机械损伤。此类泄漏是完全可以避免的，主要是加强检修的责任心和检修时的监督，及时发现和消除损伤的管子。
2 锅炉四管爆漏的综合防治措施
减少“四管”爆漏要坚持预防为主，质量第一的方针，坚持设备的全过程管理，在锅炉选型、设计、制造、安装、运行和检修等各方面加强质量控制。根据燃煤特性对锅护正确选型，设计中应选择合理的烟速和受热面结构，避免结渣积灰、烟气走廊和水动力偏差和热偏差较大等情况，选择合适的炉膛热负荷和锅炉高度，以改善锅炉运行中的过热、腐蚀和磨损等情况，为避免“四管”爆漏创造良好的前提。电厂运行中要从管理和技术两方面抓好以下几项工作。
2.1 加强制度管理
电厂应建立健全的锅炉防磨防爆制度，把它纳入日常工作常抓不懈，明确锅炉检修、运行、金属、化学、热工和燃料各专业的责任及专业间的合作，同时要加强锅炉压力容器安全检查、金属监督管理。把要固定锅炉防磨防爆检查人员，在锅炉大修、小修和临修中，负责对受热面管外腐蚀、胀粗、撕裂和磨损等情况做定期、有计划的检查。化学监督体系应保证减少或减缓管子内部腐蚀、结垢造成的爆漏。严格贯彻执行《电站锅炉水、汽监督规程》，确保入炉给水品质及汽、水品质合格；防止凝汽器铜管腐蚀泄漏，在发生泄漏时应及时查漏、堵漏，水冷壁向火侧管内垢量超标或运行年限达到规定值时，要及时进行锅炉酸洗；对停备用的锅护应采取适当的防腐保护。金属材料、焊口检验等方面要保证不发生错用钢材、管材等间题，对胀粗、变形和有可能发生组织变化的管材做出鉴定和处理意见，对爆漏管材要进行金相检验和原因分析，掌握锅炉“四管”金属材料长期运行中的性能演变规律，发现和消除金属事故的隐患，对检修焊口做好无损探伤检验，把好焊接质量关。
2.2 加强运行管理
加强运行人员的培训“考核，做到无证不准上岗。严格按运行规程的规定操作，认真执行有关安全规程和制度。锅炉启动和停运过程中应严格按启停曲线进行操作，控制锅炉参数和受热面管壁温度在允许范围内，严密监视及时调整，防止锅炉各参数大起大落，同时注意锅筒、各联箱和水冷壁等膨胀是否正常。运行中应严密监视锅炉蒸汽参数、蒸发量及水位，防止超温超压、满水或缺水等事故的发生，确保锅炉正常运行。运行中应了解近期煤质情况，及时做好燃烧调整，保证较佳的过量空气系数和减少漏风；合理配风和防止炉内气流偏斜，注意控制煤粉细度，避免在水冷壁附近形成还原性气氛和结渣，造成水冷壁管外腐蚀；控制炉膛出口烟温，降低残余扭转和烟温偏差，减少热偏差，使过热器和再热器壁温控制在许可值以下。加强吹灰和吹灰器管理，锅炉结渣时，应及时吹灰和清除，防止受热面的积灰结渣，特别要防止形成大渣掉落砸坏冷灰斗水冷壁管。运行人员应认真监督和巡回检查，及时发现受热面爆漏，查明爆漏部位，并及时采取相应措施，对于可能危及人身安全或将造成其它设备严重损坏事故时，应在报告调度的同时实行紧急停炉。
2.3 加强检修管理
检修要始终把质量放在第一位，贯彻《发电厂检修规程》、《发电厂金属监督规程》及《锅炉压力容器监察暂行条例》，加强受热面检查、处理，更新和改进，把防止锅炉承压部件爆破泄漏的各项措施落实到设计、制造、安装、检修和运行工作中，要把责任落实到人，并做好技术档案管理工作。加强锅炉防磨防爆专业组的工作，防磨防爆检查人员要在定期检查中全面发现设备存在的问题并及时处理，并积累掌握磨损规律和煤质变化的影响，及时采取防磨措施，积极而慎重地采用新材料、新技术，如各种耐高温钢材、耐磨铸件、耐磨涂料、耐磨陶瓷等，采用新的防磨技术、焊接检验技术和吹灰技术。发生受热面爆漏后，在抢修和临修中一般不要对爆漏部位采用临时补焊处理，必须更换爆漏管段，并检查周围受热面状况，在必须采取堵管处理时，需经负责人同意，并在下次检修中予以恢复。受热面管子在检修中更换后，应对检修焊口进行100%无损探伤检验，并进行水压试验，一组受热面50%以上管子更换新管后，需进行超压水压试验。加强检修焊工管理及焊接工艺质量的检验评定。为减少焊缝泄漏事故，适应大机组钢种多而杂，焊接要求高的现状，要加强焊工的培训和考核工作，加强金属监督，防止错用钢材及不同焊接材料；要特别注意合金钢、异种钢的焊接，注重焊接准备、施焊、热处理、焊后检验各个环节；坚持焊接责任制和焊接部位、管径与合格证合格项目一致的制度，积极采用新的焊接工艺和技术。检修中经常会遇到质量与工期的矛盾间题，电厂有时为了赶进度，抢修中采取临时措施对一些管子进行补焊，在运行时会发生这些管子同一部位多次泄漏，实际上损失更大；大修中赶进度，往往忽视了焊接和检验等环节的质量控制，造成机组启动后再次泄漏。检修应根据工作量、工作性质在开工前做好准备，避免后期赶工时疲劳作战，在工期与质量确实发生冲突的情况下，应说明情况，以质量为重，保证了质量才能保证锅炉备今后的长期可靠运行。
3 结束语
当前大容量机组存在几种四管爆漏的主要原因，通过电厂采取多种综合防治措施后，将会得到不断改善，逐步提高大机组的安全运行水平。
参考文献：
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作者简介：
郝智元（1982.04.21），性别：男；籍贯：河北省霸州市；民族：汉；学历：研究生、硕士；职称：工程师；职务：电厂锅炉检修工程师；研究方向：热能工程
论文作者:郝智元
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/28
标签：锅炉论文; 磨损论文; 水冷论文; 炉膛论文; 电厂论文; 蒸汽论文; 烟气论文; 《电力设备》2018年第22期论文;