火电厂锅炉受热面爆管防范措施的研究

【摘要】火电厂锅炉受热面爆管的原因、机理和表现形式复杂多变，涉及到安装、设计、检修、制造和维护等各个方面，这就要求我们在不断总结经验的基础上采取综合防范措施，从而最大限度地避免锅炉受热面爆管事故的发生。

【关键词】火电厂；锅炉；爆管；原因；防范措施

统计结果表明，火电厂锅炉运行的各类故障和事故中，受热面四管（再热器、水冷壁、过热器和省煤器）的爆破和泄漏所占比例高达30%以上，这不仅极大地影响了锅炉的使用寿命和正常运行，同时给火电厂的经济效益和社会效益造成巨大的损失，因此火电厂锅炉受热面爆管的防范已经成为研究热点。

1、火电厂锅炉受热面爆管的原因分析

1.1材质和焊接的原因

首先，受热面管材的强度不够。一方面，不同材质的管子，其工作允许的温度极限存在较大的差异（如钢102制成的管子，允许外表温度为610℃；15CrMO制成的管子，允许外表温度为550℃），但在实际运用中，使用温度低标准的钢种被应用到超过其温度极限的工作区域，导致管子发生蠕变变形，机械强度大大降低，长时间运行下就会发生爆管。另一方面，受热面管子的厚度不够或者是运行减薄超标，导致其受压强度降低，当介质压力超过管子强度极限时就会发生爆管。

其次，焊接存在缺陷。锅炉受热面管子的焊接水平不高，没有严格按照焊接规程和工艺进行，或者焊接前后处理不当，使得焊缝存在裂纹、砂眼、咬边和未熔合现象，使得焊缝泄漏发生爆管；大面积更换受热面管排或者新建机组时，由于工作人员的粗心大意而遗留异物，使得管系介质流通不畅而发生局部过热爆管。

1.2磨损、过热、结焦和老化的原因

灰粒高速冲击管壁金属会造成炉管的磨损，磨损主要发生在高温段省煤器的烟气入口和出口处、出列的管子、再热器和过热器入口处的弯头、燃煤器附件的水冷壁管。磨损可以分机械磨损和飞灰磨损两大类，锅炉受热面管磨损以飞灰磨损为主，其受到受热面布置方式、炉型结构、制造安装质量、烟气流速、煤灰特性和烟气含尘浓度等多种因素的影响。磨损将会导致省煤泄漏，使得下部空气预热器堵灰并发生停炉事件，势必会增加检修的费用和工作量。

受热面过热引发的保管容易发生在过热器某管排，这主要是由于运行中没有调节好烟温、设计原因造成气流不均衡、保护措施未投用等原因造成；运行结焦引发的受热面爆管容易发生在炉膛底部水冷壁，这主要是由于没有按照设计要求选用相应的燃煤、设计或运行中调节不当等原因造成；设备老化引发的受热面爆管易发生在各受热面管排，这主要是由于运行参数不稳定和长时间运行等原因造成。

1.3腐蚀的原因

（1）高温腐蚀。高温腐蚀是由沉积物中的非硅酸盐杂质的化学过程而引发的炉管金属损耗，通常发生在再热器和过热器的向火侧外表面。虽然火电厂锅炉在设计时，对燃料的性质是有一定适应能力的，但煤质复杂多变且进货渠道繁杂，这使得燃煤或燃油含有较高的碱、硫、氯和钒等物质，从而造成高温腐蚀。高温腐蚀多发生在540℃～620℃的温度下，且腐蚀速度会随着温度的升高而加快。（2）水侧氧腐蚀。锅炉给水中如果含有较多的二氧化碳和氧气，那在锅炉潮湿和积水的内壁就会形成腐蚀电池，破坏其内表面保护膜，发生点蚀；如果炉管内部积有硫酸盐和氯化物，那么将会极大地加快腐蚀速度。（3）碱性腐蚀。如果炉水中含有游离的氢氧化钠，那么在垢下会因炉水的浓缩而形成高浓度的OH-，从而发生碱性腐蚀。碱性腐蚀多发生在水冷壁高热辐射的燃烧器标高位置，这就要求要定期清洗去除管内壁沉积物、确保运行时碱水率控制在3mg/L、并且稳定运行工况。

1.4膨胀的原因

新建机组在整机启动时容易因膨胀而引发受热面爆管，发生的原因主要是没有按照图纸对锅炉进行安装，在不该焊接的地方进行了焊接，从而影响到系统的膨胀；厂家设计不当，尤其是对密封焊接设计不合理，从而影响了管排的膨胀；在管道安装中没有预留足够的膨胀间隙，导致锅炉运行中支架影响了管道的自由膨胀；设备预留膨胀量不够，无法满足管道膨胀的要求。

2、火电厂锅炉受热面爆管的防范措施

2.1技术措施

防范火电厂锅炉受热面爆管的技术措施，重点包括以下几个方面：（1）加大“防磨防爆”的检查工作。防磨防爆小组要重点对因膨胀不畅而拉裂的部位、锅炉受热面经常受机械和飞灰磨损部位、水冷壁或包墙管上开孔装吹灰器部位的相邻管子等进行重点检查；对管壁温度进行测点和认真检查，一旦发现损坏或测值不准要及时修复；对管排变形、烟气走廊和管子膨胀受阻等现象要及时排除，确保膨胀指示器的完整和正常运行。（2）提高检修工艺和质量。焊工所使用的焊条必须经过烘干，装入保温桶内使用，并且焊前预热和焊后处理必须符合相关规定；焊后要经过金属检验员的测试探伤，如果存在问题必须立即重新焊接。（3）加强吹灰的管理。加强对吹灰器的维护和检修管理，确保及时发现吹灰器的故障并给与合理的处理；积极探索最佳吹灰周期，确保在吹灰效果良好的基础上尽量减少吹灰次数；运行检修人员在吹灰结束后必须就地对吹灰器进行检查。（4）优化受热面结构。在锅炉尾部受热面喷涂耐磨材料，在部分长吹周围管子加装防磨罩或者是喷涂耐磨材料，同时加强对过热器管子的更换力度。（5）控制好机组启停和运行的调整过程，防止参数超限。要控制好机组的启停速率，机组启停过程中的升温升压速率要小于4℃/min，防止汽压和汽温的超限；加强机组运行过程中汽温的调整，避免管子超温运行。（6）加强炉水的化学监督。加强对炉水的化学监督，确保进入锅炉的水质合格以及运行中汽、水品质的合格；避免大量腐蚀性介质和杂质离子进入锅炉，减轻锅炉的腐蚀和结垢程度。

2.2运行措施

防范火电厂锅炉受热面爆管的运行措施，重点包括以下几个方面：（1）防止超温和超压。锅炉水位保护要全部投入，运行中控制汽包水位在正常范围；运行中加强调整锅炉的燃烧，避免直接冲刷水冷壁和高温腐蚀；运行中严格控制主、再热蒸汽温度和压力，使它们在正常范围内；严格执行定期吹灰的有关规定，加强对吹灰系统的就地检查；严禁锅炉在安全阀解列的情况下运行，并且安全阀校验要根据相关规程进行，指定专人调整汽压和汽温。（2）防止再热器和过热器超温爆管。（3）做好煤样化验分析。做好煤样的化验分析，确保煤质的稳定和合格，减少锅炉不完全燃烧的损失，并且降低烟气所造成的飞灰磨损。（4）燃烧的调整。要加强对燃烧的调整，防止火焰偏斜、贴壁和冲刷受热面等现象的发生，对风量进行合理控制，避免缺氧燃烧或风量过大。（5）执行巡回检查制度。要认真执行巡回检查制度，一旦发现锅炉受热面爆管，要及时通知相关人员，并且按照规程进行事故的处理。

3、小结

在实际运行中，锅炉受热面爆管是造成火电厂机组强迫停机的主要原因，因此锅炉受热面爆管的防范工作至关重要。锅炉受热面爆管是难以完全避免的，但是通过采取多种综合措施可以大大降低其发生的概率，这就要求我们的运行检修人员在掌握锅炉受热面爆管的基本规律和原因后，采用针对性的措施，最大限度地提高锅炉运行的可靠性。

参考文献

[1]冯治.火电厂锅炉受热面爆管问题分析及对策[J].陕西电力，2006，34（6）.

[2]郑世津.锅炉炉管爆漏的综合治理[J].江苏电机工程，2005，24（3）.

作者简介

乔占国（1972年11月-），男，本科，甘肃靖远人，工程师。