锅炉受热面爆漏分析

    目前，火力发电厂锅炉受热面管爆是发电设备可靠性差的一个主要因素。受热面爆漏造成的主设备非计划停运次数占火力发电机组非计划停运总次数的40~50%，有些机组这个比例数还要大。直接威胁到电厂的安全运行，同时也给电网安全稳定运行带来了极大的困难。
    一、概况
    某厂#`炉是由东方锅炉厂生产的DG220—9.8—Ⅰ型锅炉。1991年6月30日安装投产。自投产以来，锅炉受热面爆漏问题也较突出，一度时间，单台锅炉受热面爆漏次数达整个电厂机组非计划停运次数的60%以上，特别是2001，2002年尤为突出。

    具体情况介绍：
    2001年4月11日，屏过甲侧第二屏后内圈下一排，前弯头处爆裂，同时吹坏三根过热器管子，进行更换。
    2001年4月19日，屏过乙侧第二屏后内圈下一排，前弯头处爆裂，并吹坏四根管子，进行了更换。
    2001年8月2日，屏过乙侧第三屏后内圈下一排，前弯头处爆裂，同时吹坏三根管子，进行了更换，同时对#1炉屏过其余9排内圈下一排的弯头进行了更换。
    2002年1月6日，上级省煤器乙侧后墙处，第一管排，第七弯头附近爆裂，堵管处理。
    2002年5月27日，上级省煤器乙侧后墙处第四管排，第五弯头磨穿，进行堵管处理。
    2002年6月24日，上级省煤器入口联箱附近，甲侧往乙侧数第39排管，管座接头附近管子附近管纵向爆裂，并将第39、40、42管排管子冲刷减薄，经分析系飞灰磨损。对损坏的管进行更换，第40排管堵管。
    2002年11月6日，#3角三次风喷口处水冷壁管爆漏，分析为三次风磨损，同时对损坏的管子进行更换。
    2002年11月25日，下级省煤器乙后第14管排下面第1个弯头处泄漏，分析系飞灰磨损管壁减薄破裂。对损坏的管子及附近减薄的管进行了更换。
    从以上统计资料可以看出，#1炉受热面爆漏主要是表现在屏式过热器过热蠕胀，省煤器飞灰磨损及水冷壁磨损等方面。
    二、原因分析：
    为了弄清楚#1炉屏式过热器弯头爆管原因，白鹤发电厂送两根弯头（一根为运行中爆管弯头，另一根为未爆管弯头）委托四川省电力锅炉压力容器检测中心进行了试验分析，找到原因。
    （1）       宏观形貌
    爆管弯头：正背弧有一条开口裂纹，断面平直，爆口裂纹粗钝，爆口处壁厚无减薄，外壁有较厚一层坚硬的高温氧化膜，内壁也有一层较厚氧化垢，外壁受火焰冲刷严重（见图片1、2）
    未爆管弯头：外壁有一层坚硬的高温氧化膜，内壁也有一层氧化垢，内外壁氧化垢情况较爆管弯头稍轻微些。
    （2）       金相显微组织：
    （3）       电子显微镜二次成像：
    （4）      
    结论：屏式过热器运行6万小时，材料金相显微组织为四级球化，说明管的运行工况中温度偏高，弯头爆管属长时间过热爆口；在一段时期内材料可能受到高温火焰的冲蚀，形成较严惩的高温氧化膜，并造成管材显微组织晶界被烧损，管子的强度降低是引起爆管的直接原因。
    （5）       原因：
    过热器设计不合理。#1炉投产后，主汽温度偏低，达不到设计值，长期维持在520℃以下运行。为保证主汽温度，保证汽机最低进汽要求，有时不得不降低负荷，采用解列高加的方式调节。运行人员为了提高主汽温度，努力在燃烧上想方法，强化炉内燃烧，提高火焰中心，造成炉膛出口烟温升高，屏过受到较强的热辐射，使管壁温度升高。
    分析主汽温度低的原因为低温过热器出口蒸汽温度偏低，为此在1997年，#1炉大修时增加了低温过热器  
    ㎡，低温过热器出口汽温由平均   ℃上升到   ℃。在高负荷时，屏过入口温度蒸汽温度经常超过设计值，导致屏过管子超温。
    运行人员监调不力。1999年大修中对#1炉减温水自动调节进行了完善，运行人员为方便温度自动调节，特别是在低负荷时，采用关小、甚至关闭一级减温水方法来满足，使得屏过经常处于超温运行。技术管理存在漏洞。对屏过管子长期超温未引起足够的重视。同时也由于屏过的壁温测点不能真实反映实际管材温度运行人员求引起足够的重视。从几年的运行日志表看，炉屏过管壁经常超过允许许可值，但未及时采取措施对运行人员进行指导；同时对运行指标（屏过壁温）考核不力。
    2．省煤器磨损：
    2002年#1炉发生的四次爆管泄漏均为省煤器磨损引起，可以说磨损是威胁锅炉安全的最主要问题。分析省煤器磨损的原因主要有：
    （1）       燃用煤矿质严重偏离设计值。当年建电厂时因特殊原因，提供的煤种相当好，Ay=21.81%，
    =6165kcal/㎏.在投产当初，基本能达到，随着国家燃料政策及市场经济的发展，加上电厂为数众多，煤质发生了很大的变化，煤质变劣Ay≥38%，相当一段时间在45%以上。灰份增加，造成烟气中整体飞灰浓度增加，加剧磨损；发热量低，相同负荷下烟气量增加，烟气流速加大。T=cημw3τ
    (c—飞灰磨损性的系数，η—飞灰撞击率，μ—烟气中的飞灰深度，w—飞灰流速、即烟气流速，τ—时间。而管壁磨损量与烟气流速的三次方式正比，导致省煤器管磨损量激增。
    （2）      
    漏风。#1炉下级省煤器于2000年大修进行全面大修，全部管排吊出进行处理，更换了70排新管排，但运行两年便发生了磨损泄漏。分析原因，除煤质变劣外，该处烟气流速啬也是一个重要原因。在2003年#1炉小修中，检查发现上级空预器膨胀节大部分开裂，漏风严重，使下级省煤器处烟气量增加，流速增大。
    （3）      
    检修管理。发生爆破停炉后，为抢时间，重点对爆漏处附近管子进行检查处理，忽视了全面检查，致使可发现的磨损情况未能及时掌握、处理。抢修责任制未能严格贯彻执行，过去过分强调磨损爆漏的不可避免性，忽视了磨损可以及早检查发现，提前采取换管等措施。
    （4）      
    抢修工艺。锅炉大小修时，抢修人员未能将部分烟气走廊消除。管排卡子损坏没有及时发现，导致管排不平整，致使本不该磨损的管子壁厚磨薄；由于人员结构问题，检修人员对重点磨损部位认识不足，未能在第一时间发现隐患。
    3.水冷壁爆管：
    #1炉2002年11月6日发生了#3角三次风喷口处水冷壁爆破，分析原因为磨损爆管。进一步分析原因是由于三次风喷口烧坏，致使烟气偏离方向，冲刷水冷壁管壁。
    （1）      
    冷却风量不足三次风喷口烧坏有直接影响。尽管过去已将三次风冷却风门芯取掉，但风管也存在堵塞不畅通，致使制粉系统停运时，三次风喷口直接处于炉膛高温下，很快烧坏。
    （2）      
    在2000年大修中，检查发现四角火嘴附近有6根水冷壁管因磨损管壁减薄，并进行了更换。分析原因为炉内烟气冲刷引起。这有火嘴安装不到位原因，还有运行操作不当的结果。同时也发现炉膛水冷壁有不同程度的过热现象。
    三、防止受热面爆漏的措施和建议
    减少锅炉受热面爆漏，要坚持“预防为主”，“质量第一”方针，克服爆管不可能避免的思想，相信通过艰苦细致扎实的工作，可能避免相当一部分爆漏事故，提高锅炉安全运行水平，大幅度降低因受热面爆漏引起的锅炉非计划停运。
    1．  基础管理
    建立健全责任制，发挥主观能动性，消除先天性，后发性缺陷，提高运行、检修和管理水平。降低和养活锅炉受热面爆漏的次数。成立防止受热面爆漏领导和工作小组，制定管理规定，实施细则及考核办法。
    建立三级检查验收制度。人人有责。从宏观检查到磁粉探伤，从尺寸测量到金属检验，做到全过程，全方位检查。车间制定对班组的考核管理办法，并确定专责人，严格进行工作监督检查验收，确保每一步工作质量。
    加强煤质量管理，全厂上下充分认识煤质劣化对锅炉的不良后果。针对众多小煤矿供煤，汽车运输的特点，强化入厂煤监督；尽管煤质达到设计要求可能性很小，但也要制定最低煤质标准，热值太低，灰份太高的煤不准进厂，同时加强煤场管理，做好煤种掺合工作。
    2．  运行管理：
    锅炉启动，运行和停炉过程中，必须严格按照运行规程和规定操作，严格控制升降压速度，严禁锅炉快速升、降负荷和超负荷运行。现锅炉启停过程中，未用旁路，因此在升停炉中要特别注意监视过热器管壁温度，防止超温。高速主汽温度严禁关闭一级减温水，只用二级减温水调节的方法，严格控制屏过壁温不超温。
    锅炉各参数发生变化时，应及时进行燃烧调整，防止发生火焰偏斜，贴壁，冲刷受热面等不良情况，合理控制风量，避免风量过大或缺氧燃烧。投停燃烧器应注意分布对称性，以尽量减少热力偏差，防止受热面超温，精心调整，防止结焦，发现结焦应及时清除，避免喷燃器附近水冷壁磨损。
    煤质不好和燃烧不稳，要认真做好燃烧调整，必要时投油稳燃，防止锅炉灭火。万一锅炉灭火后，严禁采用关小风门，继续给燃料的方法来引燃，必须经过充分通风后，始可重新点火。
    维护好制粉系统运行。经常清理旋风分离器小筛，防止堵塞后三次风严惩带粉，恶化炉内燃烧；调整好最佳煤粉细度，防止煤粉太粗，燃烧不完全，碳粒对省煤器的磨损。
    3．  检修管理：
    受热面检修要严格执行《发电企业设备检修导则》，《电力工业锅炉压力容器监察规程》和《火力发电厂金属技术监督规程》等规定。
    为调动检修职工积极性，增强责任心，制定受热面检修奖惩规定。在检修过程中每发现一处磨损或过热器超标，奖励发现人；看得见、摸得着的地方而未发现，造成停炉者，严惩不怠，绝不手软。
    已存在的屏过超温，管材四级球墨化，上级省煤器普遍磨损问题，要及时解决。已列入2003年大修计划，全部进行更换。整治设备漏风，降低烟气流速，锅炉检修中应加强烟风道、人孔的漏风治理工作，防止因漏风造成局部涡流，灰尘含量集中造成局部磨损。#1炉上级空预器膨胀节断裂，漏风严重，在大修中应予以彻底更换处理，以减少下级空预器烟气量，降低风速，解决下级空预器磨损问题。
    省煤器检修，尤其是爆漏临检后，要特别注意：抗弯的冷排要整排后放回原位置，间隔铁、梳型卡要恢复完善，严防因出现烟气起廊或出排造成局部磨损；省煤器漏泄造成堵塞的空预器管必须疏通，防止由于烟气偏流造成下级省煤器单侧严重磨损；彻底清除杂物，防止造成烟气偏斜或局部涡流磨损。
    为解决锅炉受热面磨损，可改进结构设计，例如，采用膜式省煤器，肋片或螺旋式省煤器，磨损严惩的部位可采用又重防磨，如喷涂后，再加防磨瓦；更换耐磨管材后再加防磨涂层等措施。
    认真做好锅炉定检工作。受热面检查是锅炉定检的重要内容之一。是诊断受热面爆漏事故，提高锅炉整体水平的有力措施。按规定。锅炉每次大修均要进行检验，将隐患消灭在萌芽之中，保证锅炉的安全运行。