姜志強(qiáng)

摘? 要：受熱面作為鍋爐熱能轉(zhuǎn)換的重要組成部分，設(shè)備的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。如果受熱面在運(yùn)行過程中出現(xiàn)爆管泄露的安全事故，不僅會(huì)影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且還會(huì)威脅到操作人員的人身安全，所以改善設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境非常關(guān)鍵。文章首先闡述火電廠鍋爐受熱面失效的原因，然后對受熱面失效的防治措施進(jìn)行分析，為提高火電廠鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性創(chuàng)造有利條件。

關(guān)鍵詞：鍋爐;受熱面;失效原因;防治措施

中圖分類號(hào)：TM621? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）18-0145-02

Abstract： As an important part of boiler thermal energy conversion， the operation status of equipment is directly related to the safety and stability of boiler operation. If the safety accident of pipe burst leakage occurs on the heating surface during operation， it will not only affect the economic benefits of the enterprise， but also threaten the personal safety of the operators， so it is very important to improve the operating environment of the equipment system. This paper first expounds the causes of the failure of the heating surface of the boiler in the thermal power plant， and then analyzes the prevention and control measures of the failure of the heating surface， so as to create favorable conditions for improving the safety and stability of the boiler operation in the thermal power plant.

Keywords： boiler; heating surface; failure causes; preventive measures

鍋爐的運(yùn)行效率直接關(guān)系到火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，而鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性是其能夠高效運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，所以需要加強(qiáng)對鍋爐設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的監(jiān)督檢查。受熱面作為鍋爐熱能轉(zhuǎn)換的重要組成部分，在其長期服役的過程中，受到各種因素的影響可能會(huì)出現(xiàn)受熱面失效的現(xiàn)象，不利于鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過對鍋爐受熱面失效的原因進(jìn)行總結(jié)分析，主要有超溫、磨損、焊縫泄露、垢下腐蝕、熱疲勞等，受熱面失效會(huì)造成火電廠非計(jì)劃停機(jī)，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)造成不良影響。所以應(yīng)該對鍋爐受熱面失效的原因進(jìn)行充分的分析，然后從實(shí)際情況出發(fā)，制定出行之有效的防治措施，最大程度的避免受熱面失效現(xiàn)象的發(fā)生，為火電廠的安全高效生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。

1 火電廠鍋爐受熱面失效的原因

1.1 焊縫泄漏導(dǎo)致的受熱面失效

焊接是鍋爐受熱面制造安裝中最為常見的工序，通過焊接的方式將各個(gè)零部件連接起來，而受到各種因素的影響會(huì)出現(xiàn)焊接質(zhì)量缺陷，一旦焊縫存在質(zhì)量缺陷，將會(huì)導(dǎo)致受熱面發(fā)生泄漏而產(chǎn)生各種安全事故。焊縫缺陷主要表現(xiàn)為未焊透、咬邊、夾渣、氣孔、裂紋等形式，多數(shù)原因?yàn)楹附庸に嚥灰?guī)范所導(dǎo)致。對焊材的管理不到位，沒有做好烘干處理，焊前沒有對母材表面進(jìn)行清潔處理，都會(huì)出現(xiàn)焊接質(zhì)量缺陷;焊接的溫度和速度掌握不好，容易在焊縫中出現(xiàn)氣孔;焊接前后熱處理不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)焊接裂紋;在檢修工作中如果強(qiáng)力對口會(huì)導(dǎo)致殘余應(yīng)力過大，而在運(yùn)行中由于膨脹不暢就會(huì)發(fā)生泄漏。焊縫泄漏是受熱面失效的主要原因之一，所以應(yīng)該加強(qiáng)對焊縫的質(zhì)量控制。

1.2 短時(shí)超溫爆管導(dǎo)致的受熱面失效

短時(shí)超溫爆管多發(fā)生于水冷壁中，其主要原因?yàn)槭軣岵痪鋮s條件惡化致使管壁溫度短時(shí)間內(nèi)突然升高。當(dāng)管壁溫度超過材料的下臨界點(diǎn)時(shí)，材料強(qiáng)度會(huì)有所降低，在高溫高壓的運(yùn)行環(huán)境下就會(huì)發(fā)生爆管。如果爐膛內(nèi)動(dòng)力場不穩(wěn)定，出現(xiàn)火焰中心偏移的現(xiàn)象就會(huì)造成水冷壁局部熱負(fù)荷過高而發(fā)生短時(shí)超溫爆管;在水冷壁中如果出現(xiàn)焊瘤、夾渣或者其他異物堵塞，亦或是管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重，都會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)汽水循環(huán)不暢，在汽水分配不均的情況下就會(huì)發(fā)生短時(shí)超溫爆管，鍋爐嚴(yán)重缺水也是短時(shí)超溫爆管的原因。在爆口處會(huì)發(fā)生明顯的塑性變形，管徑漲粗，管壁減薄，在判斷原因時(shí)可根據(jù)管內(nèi)超溫面積、數(shù)量和位置來確定。

1.3 長時(shí)超溫爆管導(dǎo)致的受熱面失效

根據(jù)鍋爐的使用性質(zhì)以及運(yùn)行環(huán)境，在受熱面設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)選用適宜的材質(zhì)，并且設(shè)計(jì)出鍋爐運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)，以確保鍋爐受熱面運(yùn)行的安全性以及使用壽命。如果在實(shí)際運(yùn)行中受熱面管壁溫度長期處于設(shè)計(jì)溫度以上，就會(huì)降低受熱面材料的力學(xué)性能，最終發(fā)生蠕變破裂，不僅縮短受熱面的使用壽命，而且會(huì)影響到鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。受熱面長時(shí)超溫爆管多是由于長時(shí)間處于管材允許的溫度中運(yùn)行，導(dǎo)致管壁發(fā)生氧化應(yīng)力裂紋。爐內(nèi)的煙風(fēng)動(dòng)力場不佳會(huì)導(dǎo)致爐膛出口煙氣分布不均，在存在余旋的情況下，會(huì)造成末級過熱器超溫運(yùn)行。當(dāng)管壁的蠕脹值接近或者低于規(guī)定范圍時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致管子爆裂，爆口邊緣一般較厚，斷裂面粗糙不平整，且在向火側(cè)內(nèi)外壁上會(huì)有較多的縱向裂紋。

1.4 磨損導(dǎo)致的受熱面失效

磨損也是導(dǎo)致受熱面失效的主要原因之一，磨損一般是由于燃燒物燃燒不充分或燃燒物中物質(zhì)含量與設(shè)計(jì)參數(shù)不相符，導(dǎo)致煙氣中的堅(jiān)硬顆粒在較高的流速下與受熱面之間發(fā)生碰撞，從而對受熱面造成磨損。發(fā)生磨損的受熱面表面比較小，金屬組織一般不會(huì)發(fā)生變化，只是會(huì)磨薄受熱面直至泄露。磨損一般發(fā)生于省煤器煙氣入口和出口處，過熱器和再熱器的煙氣入口處彎頭，燃燒器附近的水冷壁等位置，受到煙氣顆粒的磨損，不僅會(huì)降低受熱面的使用壽命，而且會(huì)因?yàn)楣茏有孤抖l(fā)生安全事故。磨損的程度一般與煙氣流速、顆粒物形狀以及受熱面與飛灰的沖角有關(guān)，煙氣流速越快，磨損越強(qiáng)烈。受熱面與飛灰沖角在30°～45°時(shí)，磨損最為嚴(yán)重。顆粒物越尖銳，硬度越高，磨損強(qiáng)度越大。

1.5 其他原因?qū)е碌氖軣崦媸?/p>

在鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中，導(dǎo)致受熱面失效的原因較多，除以上所述外，還有熱疲勞、缺水、結(jié)垢、管內(nèi)積碳、水循環(huán)故障、氫脆、晶間腐蝕、高溫硫腐蝕、原始缺陷等等。受熱面失效的原因與鍋爐的使用性質(zhì)、運(yùn)行環(huán)境、受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、爐內(nèi)燃燒工況、燃燒參數(shù)等各種因素有關(guān)，所以應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況有針對性的制定防治措施，以達(dá)到最佳的防治效果。

2 火電廠受熱面失效的防治措施

2.1 焊縫泄露的防治措施

隨著機(jī)組容量的增大，焊縫的數(shù)量也相應(yīng)的增加，所以提高焊縫質(zhì)量非常關(guān)鍵。在焊接之前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，加強(qiáng)對焊材的儲(chǔ)存管理，選用正確的焊材，焊前對焊材進(jìn)行烘干處理;構(gòu)建良好的焊接環(huán)境，做好防風(fēng)、防雨措施，消除外界因素對焊接質(zhì)量造成的影響;確保焊接操作人員持證上崗，且熟練掌握焊接工藝;在焊接過程中，嚴(yán)格按照焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，掌握好焊接溫度、速度和手法的控制，保證焊接質(zhì)量;做好焊后熱處理，防止殘余應(yīng)力對焊縫質(zhì)量的影響;做好無損檢測工作，可根據(jù)實(shí)際情況采取適宜的檢測方式，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接缺陷及時(shí)處理;避免在檢修工作出現(xiàn)強(qiáng)力對口的行為，對于存在殘余應(yīng)力的焊縫應(yīng)該采取適宜的措施進(jìn)行處理。

2.2 短時(shí)超溫爆管的防治措施

優(yōu)化調(diào)整鍋爐受熱面的結(jié)構(gòu)，確保介質(zhì)能夠均勻流暢的分布運(yùn)行;改善鍋爐燃燒狀況，通過對煤粉質(zhì)量、送風(fēng)參數(shù)控制等措施，優(yōu)化鍋爐動(dòng)力廠工況，防止出現(xiàn)火焰偏移或者貼墻現(xiàn)象;加強(qiáng)對管內(nèi)異物的清理，定期檢查受熱面下彎頭處是否有異物或者氧化皮等沉積物堆積，如有發(fā)現(xiàn)及時(shí)清理;及時(shí)檢查鍋爐供水情況，保證受熱面有穩(wěn)定的冷卻水供應(yīng);在鍋爐運(yùn)行過程中，加強(qiáng)對受熱面管壁溫度以及爐內(nèi)燃燒工況的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整，避免受熱面因?yàn)槎虝r(shí)超溫造成的爆管事故。

2.3 長時(shí)超溫爆管的預(yù)防措施

為減少鍋爐受熱面因長時(shí)超溫爆管而導(dǎo)致的失效，可根據(jù)鍋爐燃燒環(huán)境選用組織穩(wěn)定性更好的材料作為受熱面的材料，提高受熱面耐高溫性能;加強(qiáng)對燃煤的管理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選用煤種;做好對減溫水溫度和質(zhì)量的控制，避免因?yàn)樗疁剡^高以及管壁結(jié)垢而導(dǎo)致超溫;控制鍋爐燃燒工況，調(diào)整燃燒參數(shù)，確保爐內(nèi)煙風(fēng)動(dòng)力場的穩(wěn)定性，避免因?yàn)榛鹧嫫埔约俺隹跓煖剡^高而造成管壁超溫;加強(qiáng)對受熱面的溫度監(jiān)測，在適宜的位置設(shè)置溫度檢測點(diǎn)，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;在檢修過程中對受熱面材料進(jìn)行取樣檢測，發(fā)現(xiàn)材料老化失效及時(shí)更換。

2.4 磨損的防治措施

加強(qiáng)對燃煤質(zhì)量的監(jiān)督管理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)選用煤種，避免因?yàn)轱w灰中顆粒物含量過高而加劇磨損，從源頭最大程度的控制磨損危害;優(yōu)化受熱面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理調(diào)整受熱面與飛灰沖角，減少因?yàn)榻嵌仍O(shè)置不當(dāng)而增加磨損幾率;在容易受到磨損的受熱面部位，加裝防磨罩，還可噴涂防磨材料，減少因磨損產(chǎn)生的泄露;加強(qiáng)對受熱面的積灰清理工作，避免積灰過多而形成煙氣走廊;合理布置吹灰器，并定期檢查吹灰器運(yùn)行狀態(tài)，確保其能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.5 受熱面失效共性原因的防治措施

盡管導(dǎo)致受熱面失效的原因較多，但是大多數(shù)原因都存在共性的特征，所以可根據(jù)共性特征做好綜合性的防治措施。加強(qiáng)對燃煤管理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選用煤種;根據(jù)鍋爐運(yùn)行特征以及燃燒工況合理設(shè)計(jì)受熱面結(jié)構(gòu);加強(qiáng)對焊接的質(zhì)量管理，提高焊接質(zhì)量;加強(qiáng)對鍋爐受熱面的日常檢查，尤其是對運(yùn)行溫度、供水、積灰的監(jiān)測管理，確保受熱面處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。

3 結(jié)束語

省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器為火電廠鍋爐受熱面的主要組成部分，受熱面失效的原因與其在爐膛內(nèi)的位置、運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行條件、煤粉質(zhì)量、運(yùn)行參數(shù)、日常維護(hù)等多種因素有關(guān)，所以失效表現(xiàn)形式具有復(fù)雜性和多樣性的特點(diǎn)。為了減少受熱面失效對火電廠生產(chǎn)帶來的不利影響，應(yīng)對每種原因進(jìn)行深入的分析，然后從設(shè)計(jì)、制造、安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)防治力度，并且做好日常運(yùn)行的維護(hù)和保養(yǎng)，提高質(zhì)量檢測技術(shù)水平，盡量降低因受熱面失效而對火電廠造成的經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧轉(zhuǎn)志.關(guān)于電站鍋爐水冷壁焊接缺陷產(chǎn)生及預(yù)防措施探討[J].機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2019（12）：45-47+49.

[2]何成文，何龍，孫小軍，等.淺談降低鍋爐受熱面磨損與延長鍋爐運(yùn)行周期方法與實(shí)踐[J].鹽科學(xué)與化工，2019，48（12）：46-48.

[3]徐勃，趙海，高強(qiáng).火力發(fā)電廠鍋爐受熱面管泄漏原因分析[J].發(fā)電技術(shù)，2018，39（06）：537-541.