許家維

摘要：近年來，社會發(fā)展迅速，我國的鍋爐行業(yè)建設的發(fā)展也有了創(chuàng)新。鍋爐的運行效率直接關系到火電廠的經濟效益，而鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性是其能夠高效運行的基礎保障，所以需要加強對鍋爐設備運行環(huán)境的監(jiān)督檢查。受熱面作為鍋爐熱能轉換的重要組成部分，在其長期服役的過程中，受到各種因素的影響可能會出現受熱面失效的現象，不利于鍋爐的安全穩(wěn)定運行。經過對鍋爐受熱面失效的原因進行總結分析，主要有超溫、磨損、焊縫泄露、垢下腐蝕、熱疲勞等，受熱面失效會造成火電廠非計劃停機，對企業(yè)的經濟效益和安全生產造成不良影響。所以應該對鍋爐受熱面失效的原因進行充分的分析，然后從實際情況出發(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象的發(fā)生，為火電廠的安全高效生產創(chuàng)造有利條件。

關鍵詞：優(yōu)化鍋爐受熱面吹灰方式;維護鍋爐;安全穩(wěn)定運行

引言

隨著我國電力技術不斷更新換代，單元制機組逐漸取代母管制機組成為火力發(fā)電機組的主流設備。鍋爐的安全穩(wěn)定運行對機組安全穩(wěn)定運行起到了決定性作用。

1火電廠鍋爐受熱面失效的原因

1.1焊縫泄漏導致的受熱面失效

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零部件連接起來，而受到各種因素的影響會出現焊接質量缺陷，一旦焊縫存在質量缺陷，將會導致受熱面發(fā)生泄漏而產生各種安全事故。焊縫缺陷主要表現為未焊透、咬邊、夾渣、氣孔、裂紋等形式，多數原因為焊接工藝不規(guī)范所導致。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行清潔處理，都會出現焊接質量缺陷;焊接的溫度和速度掌握不好，容易在焊縫中出現氣孔;焊接前后熱處理不當，會出現焊接裂紋;在檢修工作中如果強力對口會導致殘余應力過大，而在運行中由于膨脹不暢就會發(fā)生泄漏。焊縫泄漏是受熱面失效的主要原因之一，所以應該加強對焊縫的質量控制。

1.2短時超溫爆管導致的受熱面失效

短時超溫爆管多發(fā)生于水冷壁中，其主要原因為受熱不均，冷卻條件惡化致使管壁溫度短時間內突然升高。當管壁溫度超過材料的下臨界點時，材料強度會有所降低，在高溫高壓的運行環(huán)境下就會發(fā)生爆管。如果爐膛內動力場不穩(wěn)定，出現火焰中心偏移的現象就會造成水冷壁局部熱負荷過高而發(fā)生短時超溫爆管;在水冷壁中如果出現焊瘤、夾渣或者其他異物堵塞，亦或是管內結垢嚴重，都會導致管內汽水循環(huán)不暢，在汽水分配不均的情況下就會發(fā)生短時超溫爆管，鍋爐嚴重缺水也是短時超溫爆管的原因。在爆口處會發(fā)生明顯的塑性變形，管徑漲粗，管壁減薄，在判斷原因時可根據管內超溫面積、數量和位置來確定。

1.3長時超溫爆管導致的受熱面失效

根據鍋爐的使用性質以及運行環(huán)境，在受熱面設計時會選用適宜的材質，并且設計出鍋爐運行時的各項參數，以確保鍋爐受熱面運行的安全性以及使用壽命。如果在實際運行中受熱面管壁溫度長期處于設計溫度以上，就會降低受熱面材料的力學性能，最終發(fā)生蠕變破裂，不僅縮短受熱面的使用壽命，而且會影響到鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性。受熱面長時超溫爆管多是由于長時間處于管材允許的溫度中運行，導致管壁發(fā)生氧化應力裂紋。爐內的煙風動力場不佳會導致爐膛出口煙氣分布不均，在存在余旋的情況下，會造成末級過熱器超溫運行。當管壁的蠕脹值接近或者低于規(guī)定范圍時，就會導致管子爆裂，爆口邊緣一般較厚，斷裂面粗糙不平整，且在向火側內外壁上會有較多的縱向裂紋。

2優(yōu)化措施分析

2.1改造前后煙氣溫度變化規(guī)律

（1）由于增加了一組H型省煤器換熱面，使得對流換熱性能加強，在保持相同的運行負荷下，改造后方案吹灰前數據顯示，相比改造前方案各受熱面區(qū)域初始煙溫均有降低，處于高溫換熱區(qū)域的對流受熱面由于煙氣熱容量大，煙溫降幅較?。?℃～6℃），低溫區(qū)域的省煤器出口煙溫降幅較大，達到14℃。（2）進行吹灰操作后，末級過熱器、末級再熱器、省煤器出口區(qū)域煙溫以及排煙溫度均有比較明顯的降低。一方面說明，吹灰后各受熱面的污染狀態(tài)均有比較明顯的改變，吹灰效果明顯;另一方面說明吹灰系統(tǒng)改造方案是可行有效的。（3）從吹灰前后煙溫降低幅度來看，處于高溫換熱區(qū)域的對流受熱面煙溫降低幅度較低，而省煤器出口區(qū)域煙溫降低28℃。（4）吹灰后4h煙溫監(jiān)測數據顯示，吹灰結束后隨著運行時間的延長，各受熱面進一步污染導致換熱能力有所下降，煙氣溫度呈現出逐漸升高的趨勢，但對比改造前吹灰效果，改造后煙溫升高幅度相對較小、增長速率比較緩慢

2.2腐蝕疲勞優(yōu)化

受熱面管的腐蝕疲勞可能發(fā)生在水側也可以發(fā)生在煙氣側。水側主要是由于水氣分層、間歇式啟停等原因造成，煙氣側主要是由于熱疲勞應力、吹灰等外界交變力引起的。水側引起的疲勞損傷，從內表面逐漸擴展到外表面，在過熱器的管子彎頭內壁等地方產生點狀或者坑狀腐蝕，從而引起疲勞損傷。水側引起的疲勞爆口主要有如下特性：（1）在過熱器內壁產生點狀或者坑狀的腐蝕坑，這種坑形狀像貝殼狀;（2）如果是在運行過程中產生的疲勞腐蝕，腐蝕主要產物為黑色狀，帶磁性;（3）如果是在停爐過程中產生的疲勞腐蝕損傷，腐蝕主要產物為磚紅色的、不帶磁性的腐蝕產物;（4）在這些腐蝕區(qū)域材料的金相組織不發(fā)生任何變化;（5）產生的裂紋主要是橫斷面的，裂紋比較窄，端面口鈍而粗糙，在裂紋出有氧化皮;（6）如果應力比較小裂紋的端部比較圓滑，應力如果非常大，裂紋的端部就比較尖;（7）爆口處的斷裂表現為脆性斷裂。煙氣側的腐蝕疲勞損傷主要表現形式為從外表延伸到內表面，裂紋形式也是橫向裂紋為主，發(fā)生損傷后可以看到管壁的外表面像大象的皮膚一樣，密密麻麻的橫向裂紋，這種損傷模式一般把其拉入熱疲勞破壞。

2.3磨損優(yōu)化

鍋爐的磨損主要有飛灰磨損、機械磨損、吹灰磨損、煤粒磨損幾種方式。飛灰磨損主要是煤燃燒后，煙氣中含有灰分，沖擊到受熱面管上引起磨損。磨損的形態(tài)按灰粒沖擊到受熱面管的角度不一樣分為變形磨損和切削磨損兩種形式。當灰粒以90°沖擊到受熱面管上，周而復始，引起受熱面管逐漸一層層脫落的磨損叫變形磨損。反之如果以很小的角度沖擊到受熱面管上的磨損稱為切削磨損。引起這種損傷模式主要與煤的性質、配風等有關系。受熱面管磨損后的損傷形態(tài)主要有如下幾種：（1）爆口處材料的金相組織無明顯變化;（2）爆口表現形式為韌性斷裂;（3）爆口的邊緣比較薄;（4）爆口邊緣通過測厚可以看到明顯的減薄。

2.4受熱面失效共性原因的防治措施

盡管導致受熱面失效的原因較多，但是大多數原因都存在共性的特征，所以可根據共性特征做好綜合性的防治措施。加強對燃煤管理，嚴格按照設計標準選用煤種;根據鍋爐運行特征以及燃燒工況合理設計受熱面結構;加強對焊接的質量管理，提高焊接質量;加強對鍋爐受熱面的日常檢查，尤其是對運行溫度、供水、積灰的監(jiān)測管理，確保受熱面處于最佳運行狀態(tài)。

結語

鍋爐的損傷模式遠遠不止以上幾種，主要針對鍋爐常見的幾種損傷模式進行分析，通過簡易的分析來快速判斷鍋爐大致是那種損傷模式引起的。在實際檢驗過程中，要具體分析是那種損傷模式引起的，還需要借助其他的檢驗手段及檢測方法做出準確的分析。

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