1、浅谈电厂锅炉“四管”泄漏、尾部漏风和堵灰的原因及防治对策 罗云柱(宜宾发电总厂 ) 125.71.27.27 2006-11-22 00:00:03.0摘 要：锅炉“四管”指省煤器管、水冷壁管、过热器管和再热器管，一旦泄漏，将造成巨大经济损失。尾部受热面漏风和堵灰可能严重降低锅炉出力，降低经济性。本文总结了宜宾发电总厂锅炉“四管” 泄漏、尾部漏风和堵灰的原因和处理对策。 关键词：锅炉“四管” 泄漏 漏风 堵灰 原因 对策 0 引言 锅炉“ 四管” 工作环境恶劣，一旦泄漏，巨大损失。同时，尾部漏风和堵灰也不容忽视。正确处理这些问题，有利于提高火电厂安全经济性。 1 析“ 四管”泄漏原因 “四管”
2、泄漏原因一般分为拉裂、过热、焊接质量、磨损、管材原始缺陷、腐蚀、吹损等七大类。宜宾发电总厂“ 四管” 泄漏的主要原因是拉裂、过热、焊接质量、磨损、腐蚀。 1.1 拉裂 炉侧包墙过热器联箱、低温过热器入口联箱、低温省煤器联箱管插座与支管焊缝，原设计均为插入式焊接，在管插座内壁留下环状应力集中部位，这些部位对交变热应力适应能力差，热敏感性强，随着设备逐渐老化，容易拉裂。在启、停炉或调峰过程中，负荷变化速度快，受热面膨胀收缩不畅，会引起更多拉裂或微小隐患。侧包墙过热器与侧墙水冷壁鳍片焊缝处拉裂泄漏。这是由于两者内部介质温差较大，两者膨胀量差异较大，鳍片产生较大内应力，鳍片焊缝被拉裂；二是受热面管屏膨
3、胀不畅，管插座与联箱连接处比较薄弱，此处角焊缝被拉裂。 由于电力紧缺，调度部门要求尽可能缩短“四管” 泄漏抢修时间，停炉后被迫快速冷却， “四管”性能严重下降，当时未表现出来，但已留下隐患。 1.2 过热 过热是受热面温度超过该金属许用温度，其显微组织发生了变化，出现珠光体球化、石墨化和热脆性等，其许用应力大大降低。这时，管子在高温高压作用下，容易产生塑性变形和蠕变而爆管。 炉膛出口左右烟温偏差一般达 3050，最高达 80100 ，已造成全大屏和后屏过热器一定程度结焦，管子容易超温，缩短寿命或直接损坏。烟温和烟气流量偏差大的原因：一是运行人员缺乏先进的调整手段，火焰中心偏向某一侧，该侧烟温和
4、烟气量都偏大；二是经常低负荷调峰运行，烟温随烟速下降而降低，造成低温空气预热器积灰严重，积灰少的一侧烟气量偏大，烟温偏高。历次停炉检查，甲、乙侧积灰程度差别很大。 炉的屏式过热器局部超温已出现 45 级球化。究其原因：一是大量使用严重偏离设计煤种的小窑煤，燃烬时间增加，屏式过热器处烟温明显增高，屏过长期严重挂焦，造成管子过热；二是两炉原先均为有渣位炉底，均改为无渣位炉底，喷燃器标高随炉底升高而提升了 350mm，缩短了炉膛燃烧高度和水冷壁吸热高度，屏过烟温升高，造成管子过热。 炉屏式过热器大弯外弧向火面发生爆漏，爆口长 120mm，最宽处 30mm，最小壁厚 4.1 mm，最大胀粗 5，减薄和
5、胀粗不明显，呈粗糙脆性断口，内、外壁氧化皮较厚，分别呈黑色、棕红色。爆口形状符合长时过热爆管特征。 1.3 焊接质量 焊口缺陷包括未熔合、未焊透、气孔、砂眼、夹渣、裂纹、严重咬边等，致使焊口成为薄弱部位而爆管。 #3 炉低温省煤器全抽管排大修，采用全氩弧焊，但运行 5 个月，甲、乙侧管插座与支管焊口各有一道仍然泄漏。焊缝探伤虽合格，但无法对沿着管子径向的缺陷长度做出评判，容易对那些细长的、几乎达到贯穿性的气孔缺陷做出合格的评定。 电厂锅炉发生过多次焊口泄漏。究其原因：一是管内外介质腐蚀促使气孔缺陷扩展到表面，形成穿孔；二是焊口夹渣，酸洗后夹渣被酸液溶解；三是锅炉虽未酸洗，但运行时间长，焊缝夹渣
6、被炉水溶蚀。 1.4 磨损 磨损分为飞灰磨损和机械磨损，以飞灰磨损为主。飞灰磨损主要发生在省煤器、低温过热器、低温再热器等烟温较低的受热面上。磨损的主要原因： 1.4.1 防磨盖板脱落 尾部受热面的前几排管子直接受烟气灰粒冲刷，其磨损较后面管排严重。少数位置防磨盖板固定不牢，或直接点焊于管子上，两者膨胀量不一致而脱落，管子受烟气冲刷磨损。 1.4.2 局部烟速过高 管夹烧损变形后，管排散乱，促进管排积灰，在管排之间形成烟气走廊，局部烟速过高，加快管子磨损。 1.4.3 炉墙密封不严 穿墙管在穿墙处密封不严，漏入冷风与烟气混合形成涡流，造成漏风部位管子局部磨损。漏风还造成烟气流量、流速增加，加速
7、后面管排磨损。 1.4.4 煤质变化 电厂燃煤严重偏离设计煤种，发热量低、挥发份低、灰份高，着火较迟，燃烧不完全，烟气飞灰浓度和硬度增加，加剧管排磨损。 1.4.5 炉型影响 电厂锅炉均采用 型布置，烟气必须 90转向进入尾部烟道，大部分烟气流向炉后烟道，而炉前烟道烟速较低，受热面易积灰, 加大局部磨损。每次检查低温预热器，炉前堵灰量明显多于炉后。 1.4.6 带粉气流贴墙 一是火焰中心偏离，带粉气流贴近某侧水冷壁，形成冲刷；二是喷燃器一、三次风火嘴烧损变形或挂焦严重，带粉气流贴墙，冲刷附近水冷壁管。电厂#2 炉一次风火嘴局部磨穿，气流从穿孔处射出冲爆水冷壁管。 1.4.7 机械磨损 固定受热
8、面管子的管卡、夹屏管松动，使管子之间互相磨擦而磨损。1.5 材质 一是母材缺陷。电厂#22 炉前墙水冷壁标高 31.7m 处爆漏，爆口长约 50mm、最宽处约 10mm，爆口较粗糙，无胀粗，也无冲刷和高温腐蚀，金相组织正常，无珠光体球化，判定为管材原始缺陷。 二是错用管材。电厂建厂初期曾错用管材。长期以来，发电总厂坚持新管使用前作光谱分析，防止了错用管材。 1.6 腐蚀 腐蚀分为水侧腐蚀和火侧腐蚀。水侧腐蚀有：给水含氧量超标产生的氧腐蚀；水处理系统漏进酸、碱或其它药物引起的各种腐蚀。 火侧腐蚀又分为低温腐蚀和高温腐蚀。低温腐蚀发生在低温受热面上，主要是低负荷运行或局部漏入冷风，使排烟温度低于烟
9、气酸露点，烟气中 SO2 和 SO3 与水蒸汽反应生成亚硫酸和硫酸，腐蚀管壁。高温腐蚀也称高温氧化，主要发生于水冷壁、过热器和再热器迎火面。高温氧化使管子表面形成FeO、Fe3O4 和 Fe2O3 组成的三层保护膜，质地致密的 Fe3O4 对金属表面有很好的阻止继续氧化的保护作用。但是，电厂锅炉一般燃用含硫量较高的劣质煤，金属材料与硫反应生成硫化物，金属表面就不会形成具有保护作用的氧化膜，加速氧化腐蚀。黄桷庄电厂燃用高硫煤，炉共发生 6 次高温腐蚀爆管，1 次发生在前炉底，其余 5 次都发生在前墙炉底弯头。 1.7 吹损 吹损可分为爆漏吹损和吹灰吹损。爆管后，由于漏点太小，未及时发现，泄漏出来
10、的高速介质冲坏邻近管子，扩大“四管”泄漏范围。电厂#21 炉低过泄漏，冲坏 5 根相邻管子。电厂#22 炉前墙水冷壁爆漏，相邻管子 2 根冲穿， 11 根冲薄。 电厂吹灰器使用汽机三段抽汽，压力高，管孔小，流速高，运行中曾发生机械卡涩，管子受到吹损。 2 尾部漏风和堵灰原因分析 尾部漏风和堵灰一般不会导致停炉，对安全生产影响相对较小，往往被忽视或重视不够，整治力度不大。但是，漏风和堵灰对火电厂经济效益影响甚大，造成机组带负荷能力下降，厂用电和供电煤耗增加，烟温低于酸露点，尾部受热面发生低温腐蚀。 2.1 尾部漏风 电厂 4 台炉尾部漏风比黄桷庄电厂严重得多。究其原因：一是高、低温空气预热器管箱
11、老化严重，小膨胀节被拉裂或被烟气腐蚀、飞灰冲刷穿孔，造成送风漏往烟气侧；二是高、低温空气预热器环形风道裂纹，部分送风漏入大气；三是高温预热器上部大膨胀节拉裂严重，冷风漏入烟气中。四是高、低温空气预热器管被磨穿，损坏管两端没有堵塞或只堵一头，送风漏入烟气侧；五是高温空气预热器距引风机太远，较长的钢烟道被日晒雨淋，局部腐蚀穿孔，冷风漏入烟气中。 2.2 尾部堵灰 黄桷庄电厂锅炉尾部堵灰比豆坝电厂严重。究其原因：一是调峰频繁，甚至低于 50负荷运行，烟速明显降低，飞灰容易沉积；二是低负荷燃用高硫煤，排烟温度低，结露产生粘性酸液，逐渐流入中、低温预热器管内，飞灰粘在管内壁上，时间稍长，管子成片堵死；三
12、是火焰中心偏离炉膛中心，烟气偏流，流量小的一侧烟温和烟速都偏低，容易积灰；四是“四管” 泄漏使烟气含水量激增，形成大量互相粘结且不规则沉积的灰团。2004 年 4 月，黄桷庄电厂#22 炉前墙水冷壁爆漏，造成高温过热器和高温再热器下面的斜坡上、高温再热器管屏之间大量积灰。 3“四管”泄漏的防治对策 3.1 加强省煤器检查处理 对弯头、靠墙管、穿墙管、迎风面等处磨损、腐蚀加强检查，抽样测厚，在穿墙处、靠墙两侧加防磨护板；及时完善变形、脱落的管子防磨盖板；检查吊挂管与低温过热器、低温再热器接触部位磨损。防磨盖板应按原设计布置，切忌加得太多。否则，烟气阻力太大，锅炉出力降低。豆坝电厂#1 炉曾有这种
13、教训。 为减少豆坝电厂#4 炉省煤器磨损，已将光管改成直肋片管，防磨效果较好，热效率明显提高。 3.2 加强水冷壁检查处理，采取防腐措施 重点检查燃烧器附近、炉膛人孔门、流渣口等部位管子的高温腐蚀和磨损减薄情况；检查鳍片管焊缝密封拉裂情况；水冷壁管测厚；抽样检查内壁腐蚀和结垢。 豆坝电厂和黄桷庄电厂部分锅炉水冷壁采用超音速高温电弧喷涂防腐防磨合金，能形成高结合强度、低孔隙和极少氧化物的涂层，已取得较好的抗高温腐蚀、防冲刷磨损效果。 3.3 加强过热器和再热器检查处理 重点检查管插座角焊缝、插入式管插座焊缝等处，将插入式管插座改成全焊透加强型；检查高温腐蚀和胀粗，抽查内壁结垢，抽样测厚；检查吹灰
14、器附近管子的冲刷；检查低温过热器、低温再热器弯头与后包墙、中隔墙、前包墙、吊挂管接触处的磨损；检查前包墙与中隔墙联箱的联络管；检查靠墙管排有无烟气走廊；检查后屏、全大屏过热器夹屏管与管屏接触处的磨损。消除管排出列现象；处理松动、变形的夹屏管；更换有问题的管子；清除管屏结焦和积灰。 3.4 加强锅炉定期检验 邀请资质合格的专业机构完成锅炉定期检验。宜宾发电总厂每次大修均委托四川省电力试研院进行锅炉定期检验，及时处理承压部件缺陷。 3.5 提高喷燃器检修质量 严格保证喷燃器安装角度、燃烧切圆直径，杜绝一、三次风刷墙；邀请资质合格的专业机构完成锅炉空气动力场试验，根据试验结果调整喷燃器倾角、切圆直径
15、。2003 年上半年，黄桷庄电厂22 炉喷燃器磨损、烧损变形严重，其倾角、切圆直径都严重偏离设计值，前炉底弯头被冲刷减薄，发生 6 次爆管。对症处理后，问题得到解决。 3.6 强化燃烧调整，改进运行方式 强化燃烧调整，组织合理的燃烧工况和适当的火焰中心，可防止气流刷墙，减少高温腐蚀、热偏差和烟温偏差；调整制粉系统，保持合理的煤粉细度；监视管壁温度，防止受热面瞬间超温。 3.7 正确使用吹灰器 提高吹灰器检修质量，增强可靠性；吹灰器发生故障时，若自动、手动都无法退出，则立即切断汽源，防止管子吹损。 3.8 加强金属监督 停炉期间，通过目测、手摸、仪器测厚等方法检查“四管” ，及时处理缺陷管。光谱
16、分析新管材质，防止错用管材。高压焊口 100探伤，及时处理不合格焊口。对爆漏样管、胀粗样管作金相分析。 3.9 加强化学监督 豆坝电厂和黄桷庄电厂都严把水汽品质关，降低结垢速率；大修时，检查汽包内挂片腐蚀、结垢，抽查水冷壁、省煤器、过热器等的腐蚀、结垢情况，根据分析结果决定换管范围或化学清洗；备用锅炉进行正压吹干，配合除氧剂增强保养效果。 3.10 利用检漏报警系统监测“四管”泄漏 黄桷庄电厂#22 炉已安装检漏报警系统，进行在线监测。该系统具有声光报警、数据自动记录等功能，将炉内“四管” 早期泄漏声发射到炉外接收，在显示设备上能看到泄漏声源位置，防止事故扩大，缩短抢修时间。 4 尾部漏风和堵
17、灰的防治对策 4.1 尾部漏风治理对策 更换损坏严重的高、低温空气预热器小膨胀节，确保满焊；适当增加小膨胀节半径和高度，以增加膨胀补偿量；高温预热器大膨胀节改用非金属膨胀节；堵塞磨穿的高、低温空气预热器管两端；挖补高、低温空气预热器环形风道；挖补低温空气预热器至引风机的钢烟道。豆坝电厂 4 台炉已采取这些措施，效果良好。 4.2 尾部堵灰治理对策 减少调峰运行，维持合理烟速，减少飞灰沉积；排烟温度应适当，避免烟气中 SO2、SO3 结露堵管；维持火焰中心位置，减轻烟气偏流；使用检漏报警系统，及时发现泄漏，缩短烟气带水时间，减少积灰；黄桷庄电厂使用高压柱塞泵，对预热器堵管逐根清洗，疏通率高。清洗后，尾部阻力分别降低300Pa、 170Pa，排烟温度分别降低 12、27，经济效益明显。 5 结束语 电厂锅炉必须做到应修必修、修必修好，杜绝人为原因造成的“四管” 泄漏、尾部漏风和堵灰；使用接近设计煤种的燃煤；加大设备改造力度；采用先进检测、监测设备；调度部门合理安排运行方式。总之，只要采取综合措施，就能尽可能减少“四管” 泄漏、尾部漏风和堵灰，提高火电厂安全经济性。
