浅谈锅炉受热面的损坏形式及预防措施张翼龙

发表时间:2020/6/17   来源:《中国电业》2020年2月第4期   作者:张翼龙
[导读] 本文从锅炉受热面损坏的影响、损坏的主要原因和主要的防范措施等方面进行了阐述
        摘 要:本文从锅炉受热面损坏的影响、损坏的主要原因和主要的防范措施等方面进行了阐述,分析了锅炉受热面常见的损坏形式和相对应的处理防范方法,并对受热面防磨防爆过程中所涉及的主要内容和应注意的一些主要问题进行了强调,文章可以为防止锅炉受热面在运行中异常损坏提供一些可行的方法,以减少因为受热面原因而导致的锅炉停运次数,提高锅炉的巡行效率。
关键词:锅炉受热面;磨损;防范
一、锅炉受热面损坏的影响
锅炉受热面就是我们通常说的“锅炉四小管”即:水冷壁、省煤器、过热器、再热器。而受热面损坏事故在热电厂机组非计划停运事故中约占30%左右。锅炉受热面一旦发生泄漏或爆破,大多均需停炉后处理,由此造成的经济损失将是巨大的。当受热面发生泄漏或爆破后,如不及时停运处理,还极易造成相邻受热面管壁的吹损,并对空预器、电除尘器、引风机等设备带来不良的影响。因此,发生受热面损坏事故后应认真查找原因,制定防范对策和措施,尽量避免和减少泄漏或爆管事故的发生。       
        二、锅炉受热面损坏主要形式
        (一)超温爆管
        300MW机组锅炉超温爆管故障可能是由于运行超温或异物堵塞两方面原因造成的。其中,运行超温是由于锅炉结构设计不合理,或在运行过程中缺乏有效控制。随着锅炉生产工艺和锅炉运行控制水平的提升,目前这方面故障问题出现较少。但由于异物堵塞造成的超温爆管故障仍然较为常见。锅炉运行时,管道和联箱的结构件、工艺件,比如联箱隔板、汽包附件等,在高温和高应力工况下容易发生破裂和脱落。脱落部分进入联箱内会导致管控堵塞,进而发生超温爆管。在进行锅炉检修时,要加强对内部构件的检查,包括水冷壁底部的进口联箱、高温过热器的进口联箱等,其实清除联箱内部的异物,避免发生管控堵塞问题。
        (二)钢焊缝失效
        300MW机组锅炉管道长期运行在高温条件下,容易出现组织结构变化和元素迁移等问题,比如元素再分配后以碳化物形式析出、珠光体的球化等,这些问题会导致锅炉管性能下降直至失效。因此在检修过程中,要对锅炉管进行取样分析,如果发现失效管,要及时更换。在300MW机组锅炉中,普遍存在异种钢焊接的情况,比如奥氏体钢与铁素体钢的焊接,但由于奥氏体钢的热膨胀系数较大,其化学成分也存在较大差异,焊接接头处的热应力较大,存在较快的元素迁移和组织变化现象,容易出现早期失效。异种钢的焊接缝失效特征表现为焊缝界面存在氧化缺口、沿熔合线出现裂缝、且裂缝扩展方向为由外向内扩散。在进行锅炉检修时,要对异种钢焊缝进行着重检查,可以采取射线探伤或表面渗透探伤等检查方式,避免异种钢焊缝的早期失效问题对锅炉运行安全产生影响。
        (三)穿墙管泄露
        锅炉顶棚处的穿墙管如果密封性不好,容易出现穿墙管泄露问题,导致机组停运,是锅炉受热面检修的重点内容。锅炉穿墙管的密封结构较为特殊,构件由于受热膨胀会产生较高的热应力。这种现象普遍存在于顶棚密封、水冷壁密封、凝渣管密封、炉墙密封和炉顶管屏的密封处,而且顶棚穿墙管的密封处问题较为突出。
        (四)水冷壁磨损
        锅炉水冷壁的磨损问题一般发生在煤粉入口及通风口等处,也容易出现在吹灰器的附件管上。

出现磨损的主要原因是煤粉或风的吹损作用使水冷壁局部变薄,进而出现磨损。比如某发电厂的锅炉再热器管因磨损程度较严重,出现爆管故障。检修时发现,该锅炉的再热器管与侧墙的设计边距为130mm,但实际距离超过200mm,因而形成烟气走廊,使局部的烟气流速明显增加,导致局部磨损严重,最终发生爆管故障。因此,在锅炉检修过程中,应注重检查炉墙周围的管道磨损情况,及时发现节距不均问题,并为相关构件安装防磨罩,以免局部构件出现严重磨损。
(五)尾部受热面磨损
发电锅炉尾部受热面的烟气冲刷和飞灰磨损,不但造成受热面的频繁更换,使发电成本增加,而且还将造成受热面的泄漏或爆管事故发生,直接导致非计划停机。受热面的烟气冲刷和飞灰磨损一般都带有局部性,一种是在烟速高的烟气走廊区和灰粉浓度大的区域,通常磨损较严重;还有就是灰粉温度偏低导致颗粒硬度变大的尾部区域磨损也比较大;再有就是在蒸汽吹灰器口附近的蒸汽吹损区域造成的磨损也是比较普遍的。减轻烟气冲刷和飞灰磨损,一方面应从受热面布置上加以改进,加装合理的烟气导流板,尽量避免形成“烟气走廊”,在管子易磨损和蒸汽吹灰附近处加装防磨瓦或进行冷喷涂等;另一方面还应从运行调整着手,控制锅炉各处的漏风以降低烟气流速,重视燃烧调整工作,并优化蒸汽吹灰次数和增加辅助吹灰(例如声波吹灰等)设备;再者就是避免不完全燃烧的发生。
(六)锅炉受热面结垢
水垢是导致锅炉受热面损坏的常见原因之一,因为受热面一侧接触火焰或者烟气,另一侧接触水或者导热油,在受热面和炉水之间产生热交换的过程中,就会受到水质的影响而产生水垢。如果锅炉给水中含有重碳酸盐类的杂质,在温度较高的情况下就会受热分解,生成较难溶的沉淀物。而在锅炉给水循环的过程中,随着温度的升降,一些盐类也会形成结晶而附着在受热面的管壁上,这些沉淀物坚硬而致密,被称之为水垢。由于水垢的导热性较差,所以一旦在受热面上形成较多的水垢,将会影响受热面的导热性,会导致金属管壁局部温度升高,当温度超出了金属管壁所允许的极限范围时,金屬因为过热而产生蠕变,强度降低,在高压的情况下,就会导致受热面鼓包、穿孔、破裂现象的发生,受热面受损后,直接影响到锅炉运行的安全性。
三、锅炉受热面损坏主要防治措施
(一)为了防止氧化皮的快速形成,其主要的防治措施应当控制整个机组的局部或整体温度的超温运行。无论是主蒸汽温度还是再热蒸汽温度,其温度控制都应当服务于整个锅炉内的管道壁温度。如果发生超过管壁温度的现象,应当及时进行燃烧调整,如果燃烧调整无效,可以适当地进行降低中间点温度,以便适合整个机组的温度运行。在现实条件下,加强对锅炉气温与烟温的偏离主要温度的差别调整与监测,可以有效地防止受热面局部超温运行现象的发生。
(二) 锅炉受热面产生水垢的主要原因是因为锅炉给水含有杂质,水质不达标而导致的,所以通过控制管理锅炉给水的水质,是降低水垢的重要途径。所以应该根据锅炉的运行状况,对锅炉用水设计合理的水质标准,并且严格把控质量关,并利用检修时间进行定期炉管取样化验以掌握水垢生成速度,根据检验数据进行水质进一步的调整。在保证锅炉给水质量的基础上,应该对锅炉进行定期保养,防止水垢的形成。
(三) 要坚持预防为主的方针,充分分析泄漏原因,掌握泄漏的现状和规律,采取针对性的措施,并进行举一反三,防止事故的扩大和重复发生。为了防止“四管”泄漏,必须坚持全过程质量管理,对受热面的制造、安装、检修、运行的各个环节把好质量关。停炉后对受热面进行全面细致的防磨检查,做到“逢停必检”,发现问题及时处理。

结束语:在火力发电厂安全生产过程中,锅炉受热面的安全运行起着决定性的作用。由于锅炉受热面泄露和爆管等事故必须停炉消缺,所以锅炉受热面安全运行与否是整个火力发电厂安全生产的重中之重。锅炉受热面检查没有捷径可走,只有实实在在地投入大量的人力、物力和精力,采取应修必修、修必修好的态度,发生事故本着“四不放过”的原则解决问题。另外锅炉受热面的检修,必须要遵循既定的检修程序,并注意检修过程中的要点,一方面要加大对受热面事故的了解,另一方面则要使用适合的检修方式、手段,真正解决锅炉运行中存在的问题与故障,以此提高我国锅炉长周期运行时间。只有这样,才能保证锅炉的运行安全。

 
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