锅炉运行受热面漏泄故障研究与分析

锅炉运行受热面漏泄故障研究与分析

徐忠兴,杨晋,杨向军

中国石油吉林石化公司动力二厂

摘要：火力发电厂的锅炉在生产环节中有着举足轻重的地位，锅炉因为受热面故障发生的漏泄问题，严重影响火力发电厂运行的安全性与经济性。对动力锅炉受热面漏泄故障进行探索研究，对于过热器超温爆管和高温腐蚀原理进行了认真的总结和归纳，找出实际生产运行过程中切实可行的解决锅炉炉管受热面漏泄故障的原因。

关键字：受热面漏泄；高温腐蚀；超温磨损

1  水冷壁管漏泄故障研究与分析

1.1  锅炉的水冷壁管漏泄大致有如下几种原因

1.1.1 锅炉生产运行过程中严重缺水导致的水冷壁管线过热，锅炉炉管干烧。

1.1.2 飞灰磨损导致锅炉的炉管磨损以及炉管管壁减薄。

1.1.3 锅炉给水质量达不到标准，不能按规定排污，导致炉管结垢腐蚀严重。

1.1.4 锅炉在检维修作业过程中，质量把控不严格，造成锅炉炉管被杂物堵塞，水循环效果变差不良。

1.1.5 锅炉炉管在安装过程中装配不合理，炉管在制造过程中存在制造缺陷，炉管材料不合格，炉管焊接质量不良。

1.1.6 锅炉在点火升温过程中、升温速度控制不当，造成锅炉的受热面不均匀，锅炉长时间处于低负荷运行状态，以及排污量过大，导致水循环平衡被破坏。

1.2  水冷壁高温腐蚀的研究

1.2.1 水冷壁高温腐蚀形成的原因及危害

在锅炉内部的火焰中心没有形成有效切圆，锅炉内部空气分布不平、水冷壁区域高温火焰直接进行冲刷。水冷壁管线在较大煤粉浓度以及高温火焰进行直接冲刷的情况下，就会加剧高温腐蚀的发生。没有燃烧充分的煤粉在水冷壁附近进行燃烧，水冷壁附近形成局部缺氧区域，炉膛壁面的一氧化碳、氢气等还原性气体以及具有腐蚀性的硫化氢气体，在没有完全燃烧充分的游离硫、硫化物与金属管壁发生反应，导致水冷壁发生高温腐蚀。锅炉的操作运行草书发生改变的时候，锅炉火嘴的运行状态控制不当的情况下，就容易造成锅炉燃烧状态不稳定，导致烟气冲墙，发生高温腐蚀现象。

1.2.2 对于高温腐蚀的防护措施

严格控制燃料质量，在燃烧前、燃烧中降低煤炭中硫的含量；适当控制的煤炭的颗粒状态，煤粉的浓度分布尽可能保持均匀。加强对于锅炉给水温度、流量、压力的控制；保证锅炉的运行负荷始终处于设计符合的百分之五十以上运行，保证锅炉高温腐蚀区水冷壁管给水的流动速度，将炉管管壁温度降低；严格控制锅炉给水品质，避免因为结垢影响换热效果，造成锅炉水冷壁管壁温度上升。将炉管的抗腐蚀能力提高，采用耐腐蚀高合金钢、渗铝管等材料，在锅炉炉管外部敷设碳化硅保护涂料等防护方式，降低高温腐蚀的速度。优化生产操作，燃烧、配风进行科学配比，避免烟气直接冲刷水冷壁。

2  锅炉过热器管漏泄故障研究与分析

2.1  锅炉过热器管漏泄主要有以下几种原因

2.1.1 锅炉过热器管超温、过热和错用钢材

2.1.2 焊接质量因素

钢材的焊接质量也是影响管线运行安全的重要因素。

2.1.3 金属在高温条件下的氧化和腐蚀因素

2.1.4 飞灰磨损

一般飞灰磨损在高温过热器下部弯头位置出现可能性最大，飞灰浓度上升，灰粒对管线冲击次数也增多，锅炉管线磨损就更加剧烈。

2.2  锅炉过热器管漏中的热偏差问题：

2.2.1 热偏差的产生原因

锅炉在生产运行过程中蒸汽温度与焓增量超过整个管组的平均值，就会有热偏差产生，发生热偏差的锅炉管线内部蒸汽温度相对较高，远远超过其他正常运行的炉管管壁温度，造成炉管长期严重超温。

2.2.2 影响热偏差的因素

（1）烟气侧

1、煤炭成分发生变化；

2、风量配比对于汽温的影响；

3、锅炉燃烧器的运行方式对火焰中心的温度的影响；

4、锅炉炉管受热面清洁程度对汽温产生影响。

（2）蒸汽侧

1、锅炉运行负荷的变化情况；

2、饱和蒸汽的湿度的变化情况；

3、减温水的温度变化情况；

4、锅炉给水温度的变化情况；

5、蒸汽压力变化的变化情况。

3  省煤器管漏泄故障研究与分析

3.1  锅炉省煤器管漏泄可以归纳为以下几种

3.1.1 锅炉省煤器运行中的正常磨损

3.1.2 设计制造阶段原因

锅炉省煤器的阻流板管夹设置不合理，实际运行过程中存在烟气走廊；锅炉省煤器的配套防磨措施不完善，防磨板的层数、排数与实际磨损区不匹配。

3.1.3 炉管材料材质原因以及设备安装阶段的质量原因

锅炉炉管在在抢修过程阶段，由于施工网络紧，需要抢修的部位施工困难等原因，施工后探伤检测部认真等原因，造成炉管的焊接缺陷发生引起漏泄。

省煤器在漏泄之后处理要按照原设计结构进行原样恢复，避免“短路”，“过桥”等方式方法。避免烟气走廊的出现。 

3.2  省煤器磨损机理介绍及影响因素

3.2.1 省煤器的磨损机理

电厂燃煤锅炉结构形式为倒“U”锅炉，省煤器大多数采用水平错列方式布置在竖井烟道。烟气中携带大量的有灰粒以及没有完全充分燃烧的煤炭颗料，这些固体颗粒在高速通过省煤器过程中，由于灰粒相对硬度的比较大，固体颗粒对省煤器管的撞击产生的能量也比较大，撞击条件下会剥离掉炉管中微量的金属，逐渐导致炉管受热面的管壁减薄、烟气的流动速度越快，灰粒对于炉管管壁撞击产生的能力就越大；烟气里面的飞灰浓度越大，炉管被撞击的次数就会越频繁，都会将加速受热面的磨损情况。逐渐炉管的强度下降就会导致炉管泄漏发生。烟气中携带有灰粒对省煤器管的每次撞击磨损冲击磨损与磨擦磨损，省煤器管的上部正面和烟气流向相垂直所以省煤器管表现出的磨损状态为冲击磨损，而在省煤器管上部侧面，所受的冲击为斜面冲击，冲击力能够沿着炉管表面分解为法向和切向两个分量，冲击磨损作用省煤器管上部侧面管线的法线方向，磨擦磨损作用于省煤器管上部侧面的切线方向。

3.2.2 影响磨损的几个因素

飞灰气流对于省煤器管壁表面的冲刷属于特别复杂的物理过程，从磨损最严重的区域去分析，省煤器管壁的磨损是因灰粒的冲击和灰粒的切削作用引起。省煤器的飞灰磨损程度取决于烟气的气速、烟气的温度、烟道漏风量情况、飞灰在烟气里面浓度、飞灰中的含碳量、颗粒的硬度与强度等因素。烟气里面的飞灰浓度愈高，省煤器管壁受热面管的磨损就会愈剧烈，烟气里面的飞灰浓度与炉管管壁表面单位面积的磨损量成正比，燃烧时煤炭的灰量成分大的情况下，会造成省煤器管加速磨损，省煤器管的使用寿命降低，锅炉的检维修周期将会缩短。

4  结论

本文针锅炉受热面泄漏因素进行分析，可以得出腐蚀、超温、磨损等因素影响是导致锅炉炉管受热面漏泄的主要原因；通过对省煤器进行分析研究，从磨损、腐蚀等方面进行分析，并提出减小烟气流速。提高排烟温度等减小省煤器泄漏的主要解决方法，以确保炼化企业自备火力发电厂锅炉的长周期安全平稳运行。

参考文献

[1] 陶曾毅. 电厂金属材料[M]. 武汉：华中理工大学出版社，1994

[2] 范从振. 锅炉原理[M]. 北京：水利电力出版社，1995.                                                                                                                         

作者简介

1.徐忠兴，男，1970年3月，单位：中国石油吉林石化公司动力二厂，工程师，研究方向：锅炉运行受热面漏泄的相关研究。

2.杨晋，男，1970年12月，单位：中国石油吉林石化公司动力二厂，工程师，研究方向：锅炉运行受热面漏泄的相关研究。

3.杨向军，男，1976年08月，单位：中国石油吉林石化公司动力二厂，工程师，研究方向：锅炉运行受热面漏泄的相关研究。