火力发电厂锅炉受热面管泄漏原因分析宋克镇

火力发电厂锅炉受热面管泄漏原因分析宋克镇

宋克镇

（大唐山东电力检修运营有限公司山东青岛266500）

摘要：随着社会的发展，我国的火力发电厂的发展也突飞猛进。锅炉受热面作为火力发电厂锅炉中一个基本部件经常处于复杂、恶劣的环境之中。锅炉受热面管包括省煤器管、水冷壁管、过热器管和再热器管。多年来，受热面管的损坏泄漏一直是影响火力发电厂安全运行的一大因素。受热面管的泄漏成为了造成电厂非计划停运(非停)的最普通、最常见的形式，一般占机组非停事故的50%以上，最高可达80%。受热面管的失效严重影响了机组的安全性和经济性，因而备受电厂重视。造成受热面管泄漏失效的主要原因有磨损、过热、应力、疲劳、腐蚀、焊接缺陷、材料原始缺陷等。

关键词：火力发电厂锅炉；受热面管；泄漏原因分析

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。该文结合现场工作的实际对某电厂1号锅炉末级过热器泄漏原因进行了讨论。通过宏观检验、化学成分分析、力学性能试验及显微组织观察等多种试验手段，对该受热面管进行了较为全面的分析，以期对改善锅炉受热面管失效提供帮助。分析得出该末级过热器的泄漏为长时过热所致，泄漏处的显微组织为铁素体加碳化物，珠光体球化达5级，并存在大量蠕变裂纹。

1事故经过

某电厂300MW锅炉于2007年9月投产，是采用美国燃烧工程公司引进技术设计和制造的。锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉，采用平衡通风、四角切圆燃烧方式，设计燃料为烟煤。末级过热器位于水冷壁排管后方的水平烟道内，一共有90片，材质、规格分别为12Cr1MoV51×9mm和SA-213T2351×8mm，以152.4mm的横向节距沿整个炉宽方向布置。此次泄漏位置为末级过热器高温段。事故当天19:00时，1号炉炉管泄漏监测测点“26”、“27”、“16”点发出报警，报警点位于尾部烟道后墙40~53m标高处，机组运行参数未见异常。打开本体人孔门检查，确认锅炉发生泄漏，22:56时停止1号机组运行。入炉检查发现1号炉末级过热器泄漏，需将外部管割除才能处理漏点，共割管18根。对漏泄管以及临近管取样并进行失效分析。

2导致锅炉受热面漏泄的因素

2.1安装质量

锅炉安装过程中受施工现场位置的限制，会产生许多不能及时发现和消除的缺陷遗留，影响到受热面的使用寿命。新安装的锅炉安装质量引起的受热面管泄漏比较普遍，原因首先为各部位接口（对接）的焊接质量和热处理工艺执行不到位的问题，使得受热面管遗留安全隐患，后期运行中必然发生漏泄。其次是受热面管排的安装质量，管排排列不够均匀，形成烟气走廊，导致该部位烟气流速加剧，增加了对管道的冲刷。还有在安装时对于可能存在烟气走廊和迎风面的管子没有做好防磨措施，防磨瓦加装不到位等按照质量原因。

2.2烟气冲刷和飞灰磨损

锅炉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；而且还会因受热面的泄漏或爆管事故发生，直接导致发电机组非计划停运。受热面的烟气冲刷和飞灰磨损一般都带有局部性，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。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，尽量避免形成“烟气走廊”，在管子易磨损处加装防磨瓦等;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;再者就是避免不完全燃烧的发生。

2.3锅炉的运行工况

锅炉及其相关设备的运行状况会对受热面造成很大的影响，容易造成受热面发生长期过热、短期过热、磨损、腐蚀等，针对运行中这些问题应加强锅炉运行监视、调整，确保锅炉正常运行，或通过技术改造加以解决。例如：2014年8月份某公司6#炉高温再热器管发生爆漏事故，该高温再热器管规格为Φ50.8×4mm，材质为SA-213T91;爆口长76.92mm，宽32.27mm，爆口处管径胀粗为62.71mm，爆口边缘厚度为1mm，并不锋利，爆口附近内外表面并有众多的平行于爆口的管子轴向裂纹，爆口外表面有一层褐色的氧化皮;距离爆口上部管子200mm处有一鼓包，鼓包处管径胀粗为57.93mm，鼓包处有众多的管子轴向裂纹（见图1）。从金属显微组织的金相分析中可以看出，该材质原始形态已消失，碳化物分布在晶界及铁素体基体上，分散度较大，材质已完全球化（见图2）。最终分析为，此次新6#炉高温再热器管爆漏是过热造成的，机组前期7月份停炉检修期间更换低温再热器管道多根，在大面积换管过程中管口内落入杂物，机组启动运行后，杂物随汽流进入高再入口联箱聚集在节流孔部位，造成漏泄部位高温再热器蒸汽流量过小，汽水循环不良，导致爆管，是本次事件的直接原因当管子过热时，由于运行温度提高，即使管子所受应力不变，管子也会以高于正常蠕变速度的速度而使管径胀粗。于是，随着过热运行时间的增加，管径就越胀越大，慢慢地在各处产生晶间裂纹，晶间裂纹积聚扩展就成为宏观轴向裂纹，最后在比正常温度正常压力下小的多的运行时间而爆裂。

3预防措施

3.1加强焊接监督管理

严格按照《火力发电厂金属技术监督规程》、《火电施工质量检验及评定标准（焊接篇）》进行质量监督管理，确认焊接工艺卡及焊接规范措施的合理性与完整性，确认焊材的使用与管理是否符合规程要求，确认焊接设备、加热设备及测温设备是否完好，符合规定；保证焊接及热处理人员的资质符合要求;各级监督管理人员还应进行焊接工艺参数的监控（包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、预热、后热温度及加热速度），对焊接工艺规范的测试（包括对口情况、焊条摆宽、焊层厚度、层间温度、焊后热处理）进行监控。

3.2加强原材料监督

首先对新进厂的受热面金属管材进行光谱分析和厚度抽检，检查合格证书（质量证明书）是否齐全，经金属监督人员签字确认后，再入库存放。库房管理人员应对受热面管材建立台账，并做好领用记录，受热面管材现场使用前必须进行100%光谱分析，合格后方可使用。

3.3健全金属监督网络

受热面金属监督项目多，仅靠专业人员的监督是不够的，因此，金属监督网络人员除金属实验室成员外，还应将锅炉检修、汽机检修、热工、焊接、运行、化学、库房管理人员纳入到金属监督网络中。

3.4运行过程监督

为杜绝运行工况对机组受热面造成的影响，从以下几方面进行整改：①加强煤质管理，避免煤质波动较大对燃烧工况造成影响，减少超温现象的发生;②因设备故障或其他原因造成管壁超温，应立即修复设备进行调节，必要时申请降负荷运行;③加强对过热器、再热器管壁温度的监测，实事求是地做好记录，发现超温应及时分析原因，并从运行调整着手解决超温问题。④加强对吹灰管理，防止吹灰器漏汽、漏水或吹损受热面。⑤应及时进行吹灰和清焦，防止锅炉结成大块焦子，掉落砸坏冷灰斗斜坡面水冷壁管。⑥锅炉燃烧器应对称均匀地投入，保证火焰中心适宜，不冲刷冷壁，防止结焦，减少热偏差，同时要注意控制好风量，避免风量过大或缺氧燃烧，防止过热器超温或锅炉尾部再燃烧。⑦严密监视锅炉蒸汽参数、蒸发量及水位，防止超温超压、满水或缺水事故发生。⑧做好受热面爆漏事故分析工作，制定行之有效的措施。

结语

在火力发电厂安全生产过程中，锅炉设备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，进行受热面的防磨防爆检查和处理，发生事故必须本着“四不放过”的原则，进行深度分析挖掘。只有这样，才能保证锅炉受热面的安全运行。

参考文献

[1]王绍正.试论锅炉受热面管失效分析与思考[J].中国科技博览，2015(7)：82-82．