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关于锅炉“四管”泄漏及其运行监督
关于锅炉“四管”泄漏及其运行监督
摘要：主要从珠海发电厂的锅炉水冷壁、再热器、过热器、省煤器四个重要受热面各自材质结构及工作环境、运行特点等方面着手，分析锅炉“四管”泄漏的可能产生的原因进行分类与其预防措施，针对电厂锅炉运行提出监督的方法和要求。
关键字：“四管”泄露 运行监督 预防措施
根据2000年全国200MW及以上火电机组可靠性统计，锅炉设备事故造成的非计划停运次数占机组全部非计划停运次数的48.9%，而其中由于锅炉四管爆漏事故造成的非计划停运又占锅炉总的非停事故次数的60.5%。近期我厂#1、#2机组负荷较高，经常满负荷运行，这对锅炉管道是个考验，如何防止“四管”泄漏是个值得考究的问题。
所谓锅炉“四管”，是指锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器；传统意义上的防止锅炉四管泄漏，是指防止以上部位炉内金属管子的泄漏。锅炉四管，涵盖了锅炉的全部受热面，它们内部承受着工质的压力和一些化学成分的作用，外部承受着高温，侵蚀和磨损的环境，在水与火之间进行调和，是能量传递集中的所在，所以很容易发生失效和泄漏问题。
一、“四管”泄漏原因的分类
通过查阅珠海发电厂以前关于“四管”泄漏的设备台帐、运行措施和技术交流资料，并结合有关防止“四管”泄漏的技术资料，对影响“四管”泄漏的原因进行了统计分类，认为影响锅炉“四管”泄漏的原因有以下几方面：
管道应力集中产生泄漏。产生应力集中主要是由于锅炉结构及机组启动中升温升压速率控制不好等原因造成的。在锅炉下部前后拱及左右侧墙之间的结合部分在锅炉启停过程中会发生膨胀不畅造成应力集中，拉裂管子。另外由于煤质原因使锅炉结焦严重，大焦下落使渣斗内的温度相对较低的水，被溅到底部水冷壁管壁上，造成该区域管壁热应力集中；机组负荷变化，炉膛热负荷变化速度大，使底部水冷壁产生热应力；机组启停炉时，炉膛内升降温速度过快，使水冷壁产生热应力。三种热应力的综合作用，使该区域的应力达到峰值，长期作用在此应力下就极易引发泄漏。
超温爆管产生泄漏。超温的原因较多，但主要的有两方面：
一是受热面左右烟温偏差。珠海发电厂是四角切向燃烧锅炉，在炉膛内形成的旋转上升烟气流在到达炉膛出口进入水平烟道时，烟气流将由旋转运动变为直线运动，此时气流将以原旋转圆周的切线方向进入水平烟道内，这就使烟气流偏向于烟道的某一侧，形成了水平烟道左右侧的烟温偏差，从而导致左右侧的过热器（再热器）产生巨大吸热偏差。对于逆时针（珠海发电厂）的切向燃烧锅炉来说烟气流往往偏向水平烟道右侧，使右侧的烟气量和烟气温度均高于左侧，导致右侧传热强度高，传热温差大、使右侧受热面的吸热量增强，造成右侧汽温和管子金属壁温高于左侧，并最终导致水平烟道右侧管道频繁超温爆管。另外，一次蒸汽与二次蒸汽对温差热敏感性不同。一次蒸汽平均每吸收1 kcal/kg热量，温度升高为0.78℃，再热蒸汽平均每吸收1 kcal/kg热量，温度升高1.78℃。一、二次蒸汽二者相比，同样吸热1 kcal/kg热量，再热蒸汽温度变化要比过热蒸汽高2.3倍，因此当吸热量发生变化时，二次蒸汽温度的变化幅度远比一次汽大得多，二次汽对热偏差的敏感性亦比一次汽强得多，加上二次汽的对流放热系数较一次汽低，使再热器受热面金属壁温更高，更易产生超温爆管问题。控制循环锅炉（珠海发电厂）由于调温需要，不得不将再热器布置于炉膛出口处，亦就是把对热偏差最敏感的再热器设置在烟温偏差最大的炉膛出口处，这是造成锅炉左右侧再热汽温巨大偏差从而导致再热器超温爆管的主要原因之一。
二是材质问题。锅炉右侧的偏烧现象由于切向燃烧锅炉设计形式不能改变，偏烧不可避免的地存在，因此只能从管子材质方面着手考虑，即采用高规格管子材质，提高管子的耐温性能。受热面管道的厚度由强度计算确定，管材的选用决定于管壁的工作温度。锅炉常用合金钢的允许温度见表1-1，从表中可知，当受热面管子的壁温在480oC以下，可用20号碳钢，超过上述值，则要采用合金钢。如果在电厂基建过程中选用材料不当，可能会给以后的长期运行留下隐患，珠海发电厂的钢材选用还是比较合理，比如屏式再热器的材料为15CrMo、12Cr1MoV和SA213-T91钢，根据管壁工作温度的不同使用在不同部位，而连接件的材料一般采用高耐热钢（ZGCr2oNi14Si2Mn1.5）,这就避免因为钢材的选用不当造成损失。
表1-1 锅炉常用钢材的允许工作温度
吹灰器吹损与机械磨损，吹灰器吹损有以下几个原因：吹灰器内漏；吹灰器不旋转；吹灰器吹灰时带水；吹灰器吹灰蒸汽压力过高等等。由于管卡、支吊架松动，定位块脱落，在运行过程中与管子相互摩擦刮蹭，天长日久就会出现管子的磨损，这是管子尤其是再热器管子发生爆破的一个隐患。我厂曾出现磨损的部位是末再管卡处及低温过热器支吊架处。
飞灰冲刷与焊工的焊接质量。飞灰冲刷主要出现的尾部受热面，烟气携带的灰份颗粒在尾部烟道中造成的冲刷最为严重，吹损部位主要是低温过热器、省煤器、低温过热器入口联箱、下部过热器环形联箱等。在“四管”缺陷处理过程中，可能由于焊工的焊接标准不高，使焊接质量达不到规定要求，焊后的质量检测不到位等形成以后在该部位发生爆管的隐患。
其他原因。炉水品质不合格，水冷壁管内结垢和化学腐蚀；节流孔板错位安装，导致受热强的管子节流空板直径小，管子过热爆管等等，都是常见的管道故障原因，故应加强对炉水、给水的化学监督，同时定期对受热面管子进行定期割管检查。
二、预防措施
1、针对管道应力集中产生泄漏，每次检修时对水冷壁前后拱和左右侧墙的结合区域及渣斗上方人孔门处进行仔细检查，检查工作主要包括：宏观检查水冷壁四角因膨胀不畅而易拉裂的部位；并对渣斗上方人孔门及前后拱容易产生热应力的区域用测量应力的仪器进行测量，检查应力集中是否超标；每次锅炉启动中做好水冷壁的膨胀记录，判断膨胀是否正常。
2、大小修时宏观检查吹灰器孔周围的管子，对检查中发现的存在吹损的管子加装防磨罩，并对吹灰器进行检查检修；对内漏的吹灰器必须及时更换合格的DVT阀；对不旋转的吹灰器进行检修，修复或更换旋转电机及变速箱；加强对吹灰器疏水调节阀的检修维护，保证其吹灰时能够正常开启进行疏水；调整各吹灰器的压力至规定范围。
3、对于定位块脱落，管卡松动造成的管子磨损我们采取重新焊接定位块，调整管卡子的方法进行处理，并且加强在机组大小修过程中对管子支吊架及管卡等部位的检查。飞灰冲刷主要出现的尾部受热面，烟气携带的灰份颗粒在尾部烟道中造成的冲刷最为严重，吹损部位主要是低温过热器、省煤器、低温过热器入口联箱、下部过热器环形联箱等。在大小修防磨防爆检查中加强对以上部位的重点检查，尤其是存在烟气走廊的部位；在低温过热器及省煤器U型弯处加盖防磨罩，联箱上方也应该加装防磨装置。
4、加强对焊工的业务培训，提高焊接质量标准，严格执行焊接工艺要求，焊后探伤处理要仔细，确保不留事故隐患。
三、运行监督
1、锅炉启停应严格按启停曲线进行，控制锅炉参数和各受热面的管壁温度在允许范围内，并严密监视,及时调整,防止锅炉各参数大起大落；
2、锅炉启动过程中应检查和记录各联箱和汽包的膨胀指示器前指示，分析是否正常。停炉冷却后要核对膨胀指示器是否恢复到原位；
3、锅炉运行中，要严格执行“锅炉水、汽监督规程”，保证汽水品质合格。应根据化学水给理的要求，按时进行每一回路的排污,注意每一回路排污阀全开的时间不超过半分钟，各回路不得同时排污，当汽水品质恶化时，化学值班员应及时通知运行人员并向领导报告，同时查明原因,进行处理。当汽水品质恶化至危及设备安全运行时，要采取紧急措施，直至停炉；
4、锅炉燃烧器应对称均匀地投入，保证火焰中心适宜，防止结渣，减少热偏差，注意控制好风量，避免风量过大或缺氧燃烧，防止锅炉尾部再燃烧或过热器超温；
5、严密监视锅炉蒸汽参数、蒸发量，水位及燃煤量，防止超温超压、满水或缺水事故发生；
6、锅炉结渣时，应及时进行吹灰和清除。防止形成大渣块掉落砸坏冷灰斗水冷壁管；
7、加强对吹灰管理，应根据实际情况确定锅炉受热面吹灰的周期。应防止吹灰时漏气，漏水或吹损受热面；
8、加强对过热器、再热器管壁温的监测，实事求是地做好记录，发现超温应及时分析原因，并尽可能首先从运行调整上解决超温问题；
9、锅炉运行人员应严格执行设备巡回检查制度，当发现四管泄漏情况时应通知检修及有关人员迅速查清泄漏部位或报告值长按有关规定及时处理；
10、做好四管爆漏事故分析，对四管爆漏事故要如实反映爆漏前的运行工况及处理措施。认真查明原因，明确责任，以便吸取教训，采取相应的改进措施。
在防止锅炉“四管”泄漏工作中，通过以上措施的实施，做到超前预测，加强预防，将会收到良好的效果。再、过热器超温现象将得到有效控制；吹灰器原因造成的管子吹损问题也将得到解决；尾部受热面等部位的冲刷减薄情况将得到减轻。总之“四管”泄漏事故显著降低，机组运行的安全经济性将大大提高。
发布日期：2008-6-14 【返回】