李明

摘要：鍋爐是火力發(fā)電不可缺少的設備，它的安全運行不僅關系著企業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟效益，也關系著人們冬季供暖的順利進行。近幾年來，電力企業(yè)的鍋爐“四管”常有泄漏發(fā)生，嚴重影響了生產(chǎn)。因此，本文根據(jù)某廠生產(chǎn)運行中存在的實際問題，詳細分析了火電廠鍋爐“四管”的泄漏原因及防治措施。

關鍵詞：鍋爐;四管;泄漏;防治

引言

鍋爐“四管”在火電廠中引發(fā)事故率非常高，據(jù)不完全統(tǒng)計表明，80%左右的發(fā)電機組停機是由鍋爐故障引起的，其中70%的故障是由鍋爐“四管”損壞引起的。目前，鍋爐“四管”泄漏已成為火力發(fā)電廠非計劃停運的最普遍、最常見問題。

1“四管”泄漏現(xiàn)象

鍋爐“四管”是指鍋爐受熱面中省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器，在運行中發(fā)生泄漏事故后， 可能出現(xiàn)以下現(xiàn)象：

（1）泄漏不嚴重時，可以聽到汽水噴射聲， 嚴重時有明顯的爆破聲。

（2）給水泵的給水流量遠大于蒸汽流量，汽包水位下降。

（3）主蒸汽溫度和壓力、再熱蒸汽溫度和壓力下降（低溫過熱器泄漏，主蒸汽溫度上升;省煤器泄漏，蒸汽溫度基本不變）。

（4）爐內(nèi)火焰發(fā)暗，燃燒不穩(wěn)定甚至滅火。

（5）兩側(cè)汽溫、煙溫偏差增大，減溫水量偏差增大。

2“四管”泄漏原因及分析

2.1磨損

（1）飛灰磨損

鍋爐后豎井省煤器、低溫過熱器、低溫再熱器的前幾排管子直接受到煙氣灰粒的沖刷，因此前幾排管子較后面磨損嚴重，飛灰和煙氣構(gòu)成的氣固兩相流，會對管壁造成塑性磨損和切削磨損。當煙氣流橫向正面沖刷管束時，最嚴重的磨損點發(fā)生在與煙氣流呈對稱的30-40°角度上;當煙氣流及飛灰顆粒斜向沖刷管束時，第1排管子上將產(chǎn)生最大的磨損，其位置在管子的正面上。

（2）機械磨損

管排固定裝置的松動、脫落也會造成“四管”泄漏，如固定管子的拉鉤、管卡、管夾松動脫落， 使管子與管子之間、管子與管夾之間相互碰撞、磨擦而磨損。當管壁減薄到一定程度時，在內(nèi)壓的作用下，管子發(fā)生爆破。

（3）局部煙速過高，煙氣磨損

在安裝和檢修受熱面管排時，受熱面管子間距以及受熱面管排與爐墻之間距離不符合設計要求， 導致通過管子時阻力大，通過平直爐墻間隙時阻力小，就會形成局部“煙氣走廊”，其煙氣流速可能達到煙道內(nèi)平均煙速的3-4倍，此時即使煙道內(nèi)的平均流速只有4-5m/s，但靠近爐墻處確高達12-15 m/s，使管子磨損率高出平均值的幾十倍，有的部分管子出列也會造成受熱面積灰搭橋，引起局部煙速過高加大磨損。

（4）吹灰器吹損

吹灰器的投入，會造成吹灰器區(qū)域的管壁吹損，吹灰器行程調(diào)整不當時，可能直接沖刷管排，在卷吸粉塵煙氣的作用下，對管子的沖刷磨損將很嚴重，如果蒸汽帶水，則會造成管子表面產(chǎn)生冷熱交變而出現(xiàn)裂紋。當吹灰器運行中機械卡澀時，汽源會只往一處吹刷致使管子磨損爆破。

（5）爐墻密封不嚴

爐墻密封不嚴而漏風，特別是穿墻管在穿墻處密封不嚴，漏風形成渦流，這樣會造成管子的局部磨損，漏風也會使后面的煙氣流速增加，從而加大后面管排的磨損。漏冷風除了形成渦流卷吸作用外，還會降低管壁溫度，從而影響管壁氧化膜的生成，溫度越低生成不致密的FeO比例越多。金屬壁面的耐磨性與壁面氧化膜的厚度及其硬度有密切的關系，氧化膜通常由三層組成，和空氣接觸的最外層為Fe2O3，氧化層很薄，中間層為Fe3O4，內(nèi)層為FeO。

2.2腐蝕

鍋爐“四管”會因腐蝕減薄而引起泄漏：

（1） 根據(jù)泄漏發(fā)生的部位分為管子內(nèi)腐蝕和外腐蝕;

（2） 根據(jù)溫度高低分為低溫腐蝕和高溫腐蝕;

① 低溫腐蝕是煙氣中的硫酸蒸汽在空氣預熱器、省煤器管壁上驟然冷凝時發(fā)生的腐蝕。一定壓力下， 煙氣中硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度叫“酸露點”， 酸露點高于水露點，即煙氣在逐漸冷卻過程中，硫酸蒸汽比水蒸氣先液化凝結(jié)在外壁上，由于液態(tài)硫酸的蒸發(fā)溫度高于液態(tài)水的蒸發(fā)溫度，促進了硫酸溶液的濃縮，加劇了受熱面的酸腐蝕。

② 高溫腐蝕是受熱面在燒結(jié)性灰垢下產(chǎn)生的金屬腐蝕。煙氣中通常含有腐蝕性氣體（ Cl、H2S、NaOH、SO2、SO3 ），這些氣體與金屬管壁發(fā)生作用， 破壞氧化膜，造成金屬腐蝕。除煙氣成分外，高溫腐蝕還與管壁溫度密切相關，當管壁溫度在650-700℃時腐蝕速率最高，水冷壁一般發(fā)生煙氣高溫腐蝕。

（3）根據(jù)腐蝕的機理分為水側(cè)腐蝕和煙氣側(cè)腐蝕。

2.3超溫過熱

（1）長期過熱

長期過熱是指管壁溫度長期處于設計溫度之上而低于材料的下臨界溫度，超溫幅度不大但時間較長，主要發(fā)生在過熱器、再熱器管上。其破口并不太大，斷裂面粗糙不平整，邊鈍不鋒利;破口附近有眾多的平行于破口的軸向裂紋，管子外表出現(xiàn)一層較厚的氧化皮;斷面金相組織可能發(fā)生再結(jié)晶，向火面發(fā)生珠光體球化，甚至石墨化，有碳化物析出，并聚集長大。

（2）短期過熱

短期過熱最常發(fā)生在直接和火焰接觸及直接受輻射熱的受熱面管子上，如水冷壁，屏式過熱器。其破口附近管子脹粗很大，邊緣鋒利，破口張嘴很大，呈喇叭狀;破口處為羽毛狀奧氏體組織或鐵素體加塊狀珠光體，珠光體有一定程度的球化;破口塑性變形大（為韌性斷面），外表呈藍黑色氧化組織，管徑明顯脹粗。其主要原因是鍋爐工質(zhì)流量偏小，爐膛熱負荷過高或爐膛局部偏燒、管子堵塞等。

2.4其它

（1）砸傷。由于爐膛溫度過高，在水冷壁或者爐頂結(jié)焦時，大焦塊的脫落砸傷底部管子，有時設備燒損脫落也會砸傷。

（2）管子安裝、檢修焊縫時的質(zhì)量

管子在焊接時，由于質(zhì)量問題會產(chǎn)生應力集中和接頭機械性能下降，如焊口咬邊、滿溢、焊瘤、夾渣、裂縫，未焊透。有的焊接部位，如部分高溫過熱器、高溫再熱器是采用異種鋼進行相接，焊接不好很容易造成爆管，在接頭處發(fā)生環(huán)向裂紋。

3鍋爐“四管”泄漏的主要防治措施

3.1采用防磨技術來增加設備的使用壽命

（1）加防磨護瓦。用圓弧形護瓦扣在易磨損管子和管子彎頭處，一般以120-150°為宜

（2）加保護板或均流板。在“煙氣走廊”的入口和中部，裝一層或多層的長條護板，以增加對煙氣的阻力，防止局部煙氣流速過高。護板的寬運行時，欠流自動控制器則會動作，自動切除星形連接轉(zhuǎn)入三角形連接，也是將欠流設定值按電動機額定電流值設定。

2.實驗及結(jié)果分析

利用本文設計對某發(fā)電廠的輔機設備進行改造。使發(fā)電廠正常運作，記錄改造后的發(fā)電廠運行一個月后的數(shù)據(jù)。

通過表1的數(shù)據(jù)可以看出，傳統(tǒng)的發(fā)電廠在運行時，維護人員在輔助設備控制回路上的維護工作平均每周在15h以上，而運行人員現(xiàn)場檢查、操作工作密度之大更是無法統(tǒng)計。改造后，維護人員在輔助設備控制回路上的維護工作減少到每周3h，且自動控制程度提高，信號報警準確。在安裝了自動控制器后，高（低）壓氣機系統(tǒng)運行中無一起裝置誤動或設備損壞現(xiàn)象，維護人員在其上僅進行過一次時間繼電器出線脫焊處理，平時只定期例行檢查和清潔工作，運行人員除正常巡檢外，也幾乎無其他操作。

綜上所述，本文所設計輔機自動控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行不僅保證了主設備的運行可靠性，同時能夠減少運行與維護的工作量。

3結(jié)束語

經(jīng)過對市場上的自動控制的調(diào)研以及從發(fā)電廠的實際需求出發(fā)，最終制定了以單片機控制系統(tǒng)的制作方案。對比原有PLC控制器，多功能智能控制器功能更簡單、集成度更高、穩(wěn)定性更強。多功能智能控制器使用維護簡單、維護簡單、成本低廉等優(yōu)點。

參考文獻

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作者介紹：

劉志剛（1979.01.15）;男;云南文山;漢族;大學本科;工程師;云南文山電力股份有限公司發(fā)電分公司運行維護部經(jīng)理;發(fā)電運維管理。