国电蚌埠发电有限公司设备部金属专业 安徽省蚌埠市 233000
摘要：在各火力发电厂中，“四管”泄漏是发电设备可靠性差的一个主要因素，一旦发生“四管”泄漏事故，只有采取事故停炉进行抢修，严重影响火力发电厂的正常运行，同时也造成巨大的经济损失。据统计，受热面爆漏造成的非计划停运事故占火力发电厂非停总数的30～40％，在一些老机组中更为严重。所以防治“四管”泄漏 成为火力发电厂安全经济运行的一个重要课题。本文结合本厂及各兄弟电厂发生的“四管”泄漏事故，简要分析了“四管”泄漏的原因，总结了防治“四管”泄漏的一些技术措施。
关键词：“四管”泄漏；原因分析；措施；火力发电厂
1.前言
国电蚌埠发电有限公司#1、#2锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的600MW-HG-1913/25.4-YM7型直流锅炉，锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型布置。30只低NOX轴向旋流燃烧器采用前后墙布置、对冲燃烧，6台HP1003中速磨煤机配正压直吹制粉系统。锅炉设计过热蒸汽出口温度571℃、出口压力25.40MPa，再热蒸汽出口温度569℃、出口压力4.21MPa。
锅炉本体范围内的主要承压管件省煤器管、水冷壁管、过热器管、再热器管（以下简称"四管"）是火力发电厂锅炉的重要设备之一，分别承担着加热给水、蒸发给水、加热蒸汽、加热作功蒸汽的重要任务。在正常运行中，如果锅炉"四管"发生泄漏，就只有采取强迫停运而进行抢修。"四管"隐患是火力发电厂机组的重大隐患。据我国电力某集团公司统计，2013年一季度全公司一类障碍57次，火电厂锅炉占30次，其中21次是锅炉"四管"泄漏，占锅炉障碍总数的70％，占该集团公司一类障碍的36．8％，，而对其他运行时间较长电厂进行的统计：某厂#1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。
我厂一期两台容量600MW机组自投入生产以来，发生"四管"泄漏事故两次，针对我厂及兄弟电厂发生的"四管"泄漏事故，通过会议、网络、电话等方式进行交流、讨论、总结、分析了"四管"泄漏发生的原因并提出了防止锅炉"四管"泄漏的综合技术措施。
2锅炉“四管”泄漏的原因分析
"四管"泄漏是指锅炉热交换受热面中的水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管四种受热面管由于过热、腐蚀、磨损等各种原因发生破裂的泄漏，造成锅炉"四管"泄漏、爆管的原因主要有以下几方面：
1）制造工艺，金属材料及安装、焊接工艺方面的影响：
若“四管”制造工艺及金属材料的采用不能满足长期高温高压的工作环境，或设计裕度不够，引起的管道材料的蠕变及破坏；安装、检修焊接质量问题造成焊接部位产生应力集中和接头机械性能下降等，如焊口的咬边、满溢、焊瘤、内凹（塌腰）、未焊透、夹渣、气孔、裂缝（包括热裂缝、冷裂缝和再热裂纹等），致使焊口处成为薄弱部位而造成爆管。异种钢焊接部位也是易造成爆管的部位，会在焊接接头处因热胀差发生环向的破裂。水冷壁管的泄漏部位主要就发生在焊口位置。如华能丹东电厂试生产期间锅炉受热面管道事故，制造及设计因素达8次之多，占总数的80%。爆管大多数为单根短时过热超温爆管。其中属制造原因的有：联箱内部存有制造时产生的金属机械加工残留物，造成爆管占3次，因弯管应力损伤及钢管母材缺陷引发事故3次，共占总次数的60%。属设计原因的有：因管排固定卡设计不合理，造成爆管、漏泄2次，占总次数的20%。
2）超温影响：
超温是高温受热面泄漏甚至爆破一个重要根源。由于管子在超温的情况下力学性能下降。
管子在压力的作用下发生塑性变形（粗大的蠕变裂纹），以至爆破。锅炉高温受热面处于烟气温度较高的地方，且其中工质温度高，因此工作环境较差。如其长期在超温10 — 20℃条件下运行，受热面金属寿命将会缩短一半。因此在运行时，应尽量避免其工作温度超过设计值，以保证锅炉的安全运行。要防止过、再热器超温，减少引起"四管"泄漏的几率，首先要找出引起超温的原因。
3）磨损是引起锅炉"四管"泄漏的重要原因：
由某电力集团公司所属发电厂各年份锅炉“四管”爆漏技术原因分类统计（如下表）可以看出：由于磨损造成的锅炉“四管”爆漏事故占到了锅炉“四管”爆漏总数的37％；
由于锅炉各受热面的工作环境极为恶劣，一方面是高温烟气的冲刷，另一方面还要承受工作介质的高温、高压影响以及给水和蒸汽品质的影响；由于管壁腐蚀或高温烟气冲刷，飞灰磨损等原因造成管壁减薄，各受热面的承高压、高温能力下降，当达到金属材料的工作极限时，便会引起锅炉"四管"泄漏或者爆破，而引起磨损泄漏爆管主要发生在省煤器、低温过热器、低温再热器等烟温较低的尾部受热器上及燃烧器、燃尽风、冷灰斗附近的水冷壁弯管。究其原因，有如下几点：
a.飞灰磨损、烟气冲刷：飞灰磨损、烟气冲刷是造成受热面磨损、泄漏、爆管的最重要原因之一。试验表明，对于碳钢表面，冲击角为30°～50°的部位磨损最严重，会在管壁表面造成一个磨损棱角。同时在锅炉中，飞灰磨损、烟气冲刷造成受热面爆管主要是因为该处存在烟气走廊。
b.吹灰器的投入，会造成管壁磨损问题：吹灰磨损的外形与飞灰磨损较为相象，管壁的金相也相似，通常只是机械性磨损，发生塑性破坏，管壁磨损处明显减薄。一般发生磨损爆管的地方都位于吹灰器的吹灰管排处，由于吹灰蒸汽也是取至高温、高压的主蒸汽，长期固定的对受热面的某一部位进行吹扫、冲刷，同时夹杂着飞灰颗粒，对受热面的磨损更为严重。
c.机械磨损：机械磨损的产生原因是受热面管排上的管卡常会因过热变形或焊接不牢固而开焊，造成管子振动并与管卡相磨，或者水冷壁与其他相邻部件有撞击或摩擦，使管壁磨损减薄，当管壁减薄到一定程度时，在内压的作用下，管子发生爆破。因此，可在管子表面发现有明显的机械摩擦痕迹。
4）引起锅炉“四管”泄漏的其他原因：
a．发生“四管”泄漏事故时未能及时处理，造成的事故扩大：因为锅炉受热面承受高温高压，一旦爆管或漏泄，将对旁边的管子造成严重的威胁，经常发生锅炉爆管后，爆口喷出的汽流将邻近管子壁厚冲刷减薄，造成联锁漏泄事故的发生。华能某电厂发生的10次损坏事故中，共损坏受热面管19根，因被冲刷造成二次损坏管数多达6根，占总数的32%。
b.腐蚀爆管：由于外部介质与受热面管子发生化学作用而引起的爆管称为腐蚀爆管。爆管按腐蚀发生的部位，可分为烟气侧腐蚀和水侧腐蚀爆管。烟气侧腐蚀主要由于燃烧用高水分、硫分的燃料时烟气中的SOn含量增加，腐蚀受热面的外壁，从而使管壁变薄，在高温高压介质的作用下引起受热面泄漏、爆破。
c.由于其他原因引起的“四管”泄漏：由于受热面运行环境原因，运行方式调整，以及其他人为原因。
3 结束语
我公司领导高度重视锅炉四管的防磨防爆管理、设备部、运行部专业人员的不断努力从管理上、运行调整、停机防磨防爆检查、缺陷处理跟踪、焊接质量控制，定期召开专业会议分析、讨论、总结经验等全方位的布控锅炉四管已取得非常好的成绩。两台锅炉从投产至今5年多的时间#1锅炉四管泄露停机2次，大大低于同类型机组，#2锅炉至今没有发生四管泄露这在电力系统是非常罕见的。这是公司领导重视、专业员工不懈努力的结果。我们将继续努力提高设备管理水平，降低减少锅炉四管泄露次数，力争做到锅炉零泄露。
参考文献：
[1] 《国电蚌埠发电有限公司2*600MW机组检修规程锅炉专业》
[2] 《火力发电厂金属材料选用导则》
[3] 《锅炉检验报告》