火力发电厂锅炉受热面管泄漏原因分析谢磊

火力发电厂锅炉受热面管泄漏原因分析谢磊

谢磊

广东大唐国际潮州发电有限责任公司广东省潮州市521000

摘要：火电厂锅炉受热面管泄漏是造成火电厂非计划停机最普遍、最常见的形式，一般占机组非正常停机事故的50%以上。一旦锅炉受热面发生爆管事故，给企业安全生产及经济效益带来巨大影响。本文结合发电企业受热面爆管实例，针对锅炉受热面的不同失效形式进行分析，总结了不同失效形式下受热面爆管的微观、宏观特征，并有针对性地提出防治措施，避免受热面爆管、泄漏事故发生，以减少机组非计划停运次数和时间，提高设备安全运行的可靠性，延长设备使用寿命。

关键词：锅炉；受热面管；失效分析

引言

一直以来，高温过热器爆管事故都是影响电厂安全运行的主要因素之一，且造成的损失最大。本文对受热面管进行全面的分析，以期对改善锅炉受热面管失效提供帮助。

1锅炉受热面管泄露形成原因

1.1过热

（一）长期过热。锅炉受热面长期过热指的是锅炉的受热面管子长期（通常长达数月或者数年）在超过其许用温度下而产生的一种失效模式。长期工作在超温下受热面的材质会发生变化，从而导致受热面管失效，主要表现模式有高温蠕变损坏和高温爆管。产生这样的失效原因主要有两个方面：一是水侧，如受热面管结垢等；二是火侧，如积灰、结焦、受热面受热不均等原因。长期过热爆管的快速判断方法。爆口处材料的微观形态：通过金相分析，在图上可以看到明显的晶间裂纹，晶界上有严重的珠光体球化及氧化层，晶粒粗大。爆口处的宏观特性：（1）爆口一般不是很大；（2）边缘没有明显的减薄现象；（3）爆口边缘粗糙、不平、没有锋利的边口；（4）爆口处上下左右各部分管子有轻微的胀粗现象，四周能看到较厚而且比较脆的氧化皮。（二）短期过热。锅炉受热面管短期过热通常是管壁壁温突然急剧上升，在短时间内可能超过材料AC3温度以上，从而导致受热面管爆管的过程。造成短期过热爆管的主要原因是水侧原因，如堵塞，水循环遭到破坏在高热负荷区发生。短期过热爆管的快速判断方法。爆口处的微观形态：通过显微组织观察，爆口附近材料组织发生变化，通常可以看到马氏体、贝氏体等组织，附近硬度大幅度升高，在爆口远的地方材质基本没有变化。爆口断面微观上有韧窝状，断口由许多凹坑组成。爆口处的宏观形态：（1）爆口处开裂非常大，呈喇叭口形状；（2）爆口边缘像刀口一样非常锋利；（3）管子周围减薄非常明显，整个爆口处管子胀粗非常大；（4）破口处由于瞬时爆管，内部汽水急剧冲出，所以内壁非常光滑；（5）管子属于瞬时过热，因此破口处外壁管子发蓝；（6）破口附近有许多平行于破口轴向的裂纹。

1.2锅炉腐蚀产生的原因

（1）飞灰磨损影响。飞灰是火电厂锅炉机组运行中必然存在的现象，因为锅炉燃烧过程中难免会存在未完全燃烧的颗粒，当这些颗粒与锅炉尾部受热面接触，就会对受热面造成冲击，随着时间延长，导致受热面出现管壁金属物质剥落、管壁厚度变薄等现象，受热面就会失去原有功能，无法承受热效应影响，出现低温腐蚀现象，对燃煤锅炉运行造成重大影响。（2）燃料硫含量影响。燃煤锅炉使用的燃料一般都含有硫，例如单只硫、有机硫、无机硫等，这些硫成分在经过燃烧之后会产生二氧化硫，而二氧化硫与氧气或其他氧化物结合会形成三氧化硫，三氧化硫再与水蒸气结合就会产生酸雾，酸雾具有较强的腐蚀性，其与受热面接触，会对受热面造成腐蚀。（3）排烟温度影响。为了避免燃料硫含量的影响，火电厂通常会采取换热管束温度控制手段来降低受热面腐蚀程度，但这会造成新的热腐蚀现象，即在控制之下燃煤锅炉的空气预热器管壁的温度也会随着降低，当其低于露点温度之后，就会产生热腐蚀现象，造成低温腐蚀问题。

2锅炉受热面泄漏防范措施

2.1科学选择受热面材质

锅炉安全稳定运行的前期就是要科学选择锅炉受热面材质，如果材质不过关，锅炉安全运行根本无法得到保证。因此在受热面的材质选择过程中，要遵循实际需求，充分了解锅炉实际运行中的各项参数，并根据参数的极限值来对受热面材质进行科学选择。除了要保证受热面材质的性能满足高温、高压、高硬度、高强度之外，还要求其塑性、耐腐蚀性、冲击韧性、疲劳极限以及抗冲击力等性能满足相关标准，也可以通过配合其他方法使受热面材质达到设计要求。科学的材质设计能够降低受热面爆管的几率，是发电厂正常运行的重要基础。

2.2燃料硫含量控制措施

火电厂可以采用防腐蚀添加剂来降低三氧化硫对受热面的腐蚀程度，即将天然防腐蚀添加剂（如白云石、石灰石）与燃料混合，形成脱硫效应，以大幅降低硫含量，产生的三氧化硫也会相应降低，使腐蚀影响力不超过规范标准（０．８）。此外，一些先进工艺采用脱硫装置、燃煤锅炉相结合的机组，能自动对燃料进行脱硫，再将脱硫燃料送入燃煤锅炉中进行燃烧，以降低受热面腐蚀程度，如果条件运行建议引用。

2.3提升受热面壁温，运用添加剂

在温度高出受热面壁温的时候，含有硫酸雾气才会有液化现象。针对这一点而言，为了减少低温腐蚀的现象出现，就可以提升壁温，使其温度超过雾气露点。在这其中需要注意的是，不能够无限制的提升壁温，因为负荷与壁温会变化不均衡，在通常情况壁温超出烟雾露点的5℃到10℃温度为宜。在整个锅炉系统中包含了烟气、壁温以及锅水三种温度，在这其中锅炉的温度最高，其次是管壁温度，最后是锅水温度。所以，为了提升管壁温度，需要合理调增烟气温度，选择适宜的排烟温度。导致受热面出现低温腐蚀问题的有硫酸和碳酸等因素，在这种情况下可以使用添加剂的方式解决。比如使用碱性物质对酸性物质进行中和，进而减少酸性物质含量。氧气是生成酸性物质的关键所在，可以加入能够和氧气发生反应的物质来进行解决。不过氧气是燃烧必需的条件，锅炉的运行必须要有氧气，所以在实际工作中要在合适的位置选用有效的添加剂。比较常见的添加剂有固体，比如镁石、白云石等，液体则有氯化镁水溶液，气体则有有氮气等。通过对添加剂的运用，虽然可以降低酸性物质生成量，减少氧气比例，进而预防受热面出现低温腐蚀情况。但是不同添加剂在不同环境下使用会出现不一样的效果，所以在不影响燃烧情况基础上，需要选用合适的添加剂种类与数量，从而实现运用添加剂的目的。

2.4加强受热面的反腐

针对碱性腐蚀，可以通过对给水中碱性物质的含量进行控制来进行防范，同时还要定期清理管内壁的沉淀物；为了减少水侧氧腐蚀，可以对给水氧气和二氧化碳含量进行严格控制，并制定限制标准，加强控制锅炉给水的水质；对于高温腐蚀，首先要在选用燃料的过程中进行充分考虑，将燃料中的钒、氯、硫等物质含量尽量降低，此外，还要对燃烧的温度进行合理控制，避免超温导致爆管的发生。

结语

火电厂锅炉在工作的过程中，主要是要燃烧掉燃料，之后再释放出热能，把锅炉中的水变成为过热蒸汽。汽轮机可以在过热蒸汽的作用下运行和工作，进而完成发电，锅炉受热面主要是接触火焰或者烟气一边的金属面。在锅炉运行过程中，锅炉的受热面经常因为各种原因而出现问题，进而降低锅炉工作效率，影响到了火电厂的正常生产。因此，本文对受热面泄漏防范措施进行分析，具有一定的现实意义。

参考文献

[1]滕百慧．余热锅炉受热面常见问题及解决方法[J].工业技术，2016（8）：109．

[2]陈浩，张涛，田峰，等.火电厂锅炉受热面失效形式分析及预防措施[J].内蒙古电力技术，2018（1）71~75.

[3]贾晋龙.火电厂锅炉尾部受热面检修技术[J].科学家,2016,4(10):68-70.