火電廠鍋爐受熱面爆管原因及防范措施探討

吳銘軒

摘 要：火電廠作為我國(guó)電力行業(yè)的重要組成部分，為推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)?；痣姀S的正常運(yùn)行離不開(kāi)鍋爐，為了保證電力供應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性，鍋爐需要長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下。受熱面作為熱能轉(zhuǎn)換的重要組成部分，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到各種因素的影響而發(fā)生爆管，嚴(yán)重威脅到火電廠運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。受熱面爆管的原因主要有設(shè)計(jì)、安裝、維修、運(yùn)行等幾個(gè)方面，在重點(diǎn)分析原因后，可為火電廠鍋爐受熱面的管理與控制提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：火電廠；鍋爐受熱面；爆管；原因；防范措施

爆管是火電廠鍋爐受熱面常見(jiàn)的安全事故，對(duì)火電廠運(yùn)行的安全性以及經(jīng)濟(jì)性造成了嚴(yán)重的威脅。根據(jù)受熱面爆管的范圍以及損壞程度不同，其所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失也不相同。一旦發(fā)生受熱面爆管事故，急需要停爐檢查維修，維修費(fèi)用、停產(chǎn)費(fèi)用以及造成的其他損失，不僅影響到火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還會(huì)對(duì)社會(huì)效益產(chǎn)生一定的影響。針對(duì)受熱面爆管的原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在以后的工作中逐步改善，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，調(diào)整運(yùn)行管理，確保火電廠鍋爐受熱面的安全運(yùn)行，為火電廠的高效穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造有利的條件。

1 火電廠鍋爐受熱面爆管的原因分析

1.1 受熱面材質(zhì)設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致的爆管

鍋爐受熱面是進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備，一側(cè)的金屬面需要長(zhǎng)期處于高溫高壓的運(yùn)行環(huán)境下，另一側(cè)需要與水或者油接觸來(lái)傳遞熱量，其所承受的負(fù)荷比較復(fù)雜，既要保證在高溫高壓環(huán)境下能夠正常運(yùn)行，還要保證水、油中含有的介質(zhì)對(duì)其產(chǎn)生的損壞。所以對(duì)受熱面材質(zhì)的選擇有很大的要求，在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，就需要詳細(xì)了解鍋爐的運(yùn)行參數(shù)，然后根據(jù)受熱面需要承受的各種荷載，來(lái)確定所需材質(zhì)的耐高溫性、耐腐蝕性、強(qiáng)度、韌性等各種性能。如果受熱面選擇的材質(zhì)不達(dá)標(biāo)，在運(yùn)行過(guò)程中，就會(huì)因?yàn)閷?shí)際溫度超過(guò)自身的極限而導(dǎo)致管子發(fā)生蠕變變形，在高壓的作用下就會(huì)發(fā)生爆管。其他性能同樣如此，所以材質(zhì)的選擇設(shè)計(jì)是影響受熱面爆管的基礎(chǔ)原因。

1.2 磨損、過(guò)熱、結(jié)焦和老化導(dǎo)致的爆管

灰粒高速?zèng)_擊管壁金屬會(huì)造成爐管的磨損，磨損主要發(fā)生在高溫段省煤器的煙氣入口和出口處、出列的管子、再熱器和過(guò)熱器入口處的彎頭、燃煤器附件的水冷壁管。磨損可以分機(jī)械磨損和飛灰磨損兩大類(lèi)，鍋爐受熱面管磨損以飛灰磨損為主，其受到受熱面布置方式、爐型結(jié)構(gòu)、制造安裝質(zhì)量、煙氣流速、煤灰特性和煙氣含塵濃度等多種因素的影響。

受熱面過(guò)熱引發(fā)的爆管容易發(fā)生在過(guò)熱器某管排，這主要是由于運(yùn)行中沒(méi)有調(diào)節(jié)好煙溫、設(shè)計(jì)原因造成氣流不均衡、保護(hù)措施未投用等原因造成；運(yùn)行結(jié)焦引發(fā)的受熱面爆管容易發(fā)生在爐膛底部水冷壁，這主要是由于沒(méi)有按照設(shè)計(jì)要求選用相應(yīng)的燃煤、設(shè)計(jì)或運(yùn)行中調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)仍蛟斐?；設(shè)備老化引發(fā)的受熱面爆管易發(fā)生在各受熱面管排，這主要是由于運(yùn)行參數(shù)不穩(wěn)定和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行等原因造成。

1.3 腐蝕導(dǎo)致的受熱面爆管

受熱面腐蝕主要包括高溫腐蝕、水側(cè)氧腐蝕、堿性腐蝕。高溫腐蝕是由沉積物中的非硅酸鹽雜質(zhì)的化學(xué)過(guò)程而引發(fā)的爐管金屬損耗，通常發(fā)生在再熱器和過(guò)熱器的向火側(cè)外表面；鍋爐給水中如果含有較多的二氧化碳和氧氣，那在鍋爐潮濕和積水的內(nèi)壁就會(huì)形成腐蝕電池，破壞其內(nèi)表面保護(hù)膜，發(fā)生點(diǎn)蝕；如果爐管內(nèi)部積有硫酸鹽和氯化物，那么將會(huì)極大地加快腐蝕速度；如果爐水中含有游離的氫氧化鈉，那么在垢下會(huì)因爐水的濃縮而形成高濃度的OH-，從而發(fā)生堿性腐蝕。

1.4 焊接質(zhì)量不佳導(dǎo)致爆管

焊接是影響受熱面管設(shè)計(jì)規(guī)范性的重要原因，因?yàn)槭軣崦婀芩枰惺艿膲毫蜏囟容^高，所以一旦焊接存在質(zhì)量缺陷，將會(huì)直接影響受熱面管運(yùn)行的可靠性。如果焊接工藝不達(dá)標(biāo)，在焊接過(guò)程中，存在未熔合、未焊透、夾渣、咬邊等現(xiàn)象時(shí)，在受熱面管運(yùn)行時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。所以焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，會(huì)對(duì)受熱面的設(shè)計(jì)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。

2 火電廠鍋爐受熱面爆管防范措施

2.1 加強(qiáng)受熱面材質(zhì)選擇設(shè)計(jì)

受熱面材質(zhì)的選擇設(shè)計(jì)是保證鍋爐安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，所以在選擇受熱面材質(zhì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)了解，然后根據(jù)極限值合理選擇受熱面材質(zhì)。受熱面材質(zhì)的設(shè)計(jì)不僅要在強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、沖擊抗力以及疲勞極限等機(jī)械性能方面達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，還要具有很強(qiáng)的耐高溫性、耐腐蝕性、耐蠕變性，或者通過(guò)與其他方法的配合能夠達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。受熱面的材質(zhì)設(shè)計(jì)是降低受熱面爆管的基礎(chǔ)要素，也是為其他設(shè)計(jì)工作提供基礎(chǔ)保障的重要基礎(chǔ)。

2.2 針對(duì)磨損、過(guò)熱、結(jié)焦和老化的防范措施

根據(jù)磨損的原因分析，可以對(duì)受熱面的布置方式以及爐型結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量減少因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)失誤而導(dǎo)致爆管事故的發(fā)生。根據(jù)鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)，合理控制煙氣流速，加強(qiáng)對(duì)燃料、脫硫劑以及殘?jiān)任锪显诹揭约俺煞稚系目刂?，盡量減少對(duì)受熱面的磨損量；降低受熱面過(guò)熱的措施主要包括控制煙溫、鍋爐給水量、水垢等，避免局部超溫現(xiàn)象的發(fā)生；針對(duì)結(jié)焦現(xiàn)象，應(yīng)該合理選擇煤種，優(yōu)化燃燒控制，減少結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生；定期檢查受熱面中的各項(xiàng)設(shè)備，出現(xiàn)老化現(xiàn)象及時(shí)更換。對(duì)受熱面進(jìn)行定期清理和檢查，避免因?yàn)檫\(yùn)行維護(hù)不到位而導(dǎo)致的爆管事故。

2.3 受熱面腐蝕的防范措施

為防止高溫腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)該對(duì)燃料的選用進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量減少燃料中堿、硫、氯、釩等物質(zhì)的含量，同時(shí)合理控制燃燒溫度。對(duì)于水側(cè)氧腐蝕，可對(duì)鍋爐給水的水質(zhì)進(jìn)行控制，制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，控制給水二氧化氮和氧氣含量。對(duì)于堿腐蝕而言，可對(duì)管內(nèi)壁沉淀物進(jìn)行定期清理，并且控制給水中堿性含量。

2.4 提高焊接質(zhì)量的措施

由于鍋爐的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，組件較多，所以在安裝焊接受熱面管時(shí)，需要嚴(yán)格按照安裝焊接規(guī)范要求操作，每個(gè)步驟都需要按照操作規(guī)范中的工藝標(biāo)準(zhǔn)操作，確保焊接工藝符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。只有優(yōu)秀的焊接質(zhì)量，才能夠保證鍋爐受熱面能夠達(dá)到設(shè)計(jì)方案的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，減少爆管現(xiàn)象的發(fā)生。

3 結(jié)束語(yǔ)

在火電廠運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐受熱面爆管會(huì)直接導(dǎo)致停爐檢查，不僅對(duì)鍋爐自身的性能以及安全性產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)對(duì)火電廠也會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)損失。受熱面爆管是不可避免的安全事故，但是通過(guò)設(shè)計(jì)、安裝以及運(yùn)行等各方面的共同努力，能夠降低爆管的發(fā)生幾率，從而減少火電廠的經(jīng)濟(jì)損失。在對(duì)爆管原因進(jìn)行分析后，主要有受熱面材質(zhì)、磨損、過(guò)熱、腐蝕、水垢、結(jié)焦、老化以及焊接等，其中大部分原因都可以通過(guò)預(yù)防來(lái)降低爆管的幾率，在平時(shí)的運(yùn)行維護(hù)中再加強(qiáng)管理，即可有效提升鍋爐運(yùn)行的可靠性和安全性。

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