电厂锅炉泄漏的主要原因及应对措施

冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第11期总第189期1前言锅炉是发电机组三大主机之一，是电机组能够稳定运行的重要因素。据统计，我国火力发电厂意外停运事故中，有50%的原因是因为锅炉事故，锅炉事故中，以水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管的泄漏事故最为常见，占电厂事故总时数的1/3，所以做好锅炉的防泄漏工作，对我国的电力安全至关重要。2电厂锅炉泄漏原因分析2.1受热面材质原因锅炉受热面再热器工作区域环境恶劣，管内是高温高压的蒸汽，管外的烟气温度在900~1100益之间，所选用的材料至关重要。我国先使用的是镍铬含量较低的耐热钢种，但管道成材率极低，强度也不够，所以在八十年代使用钢研—102材料，并沿用至今。近年来，爆管现象增多，经研究发现，钢研—102材料，抗氧化性能较差，不适宜在600益及以上温度工作。查阅发现，当前国外用的是SA213—304H奥氏体的耐热不锈钢，抗氧化温度达到了704益，所以，通过对新型材料的研制，这一问题是可以解决的。2.2蒸汽和火焰参数调整不当在锅炉运行过程中，蒸汽温度是波动频繁、调整量最大的，蒸汽温度长时间超过限度，会产生高温蠕变，管道在疲劳应力的作用下，就会造成管道泄漏；出于对控制循环锅炉的调温需要，再热器必须放于炉膛出口处，这就造成锅炉两侧再热汽温差距过大，造成再热器的超温爆管；在超长时间高温状态下，钢材料组织结构发生变化，在内部蒸汽压力作用下，向火侧首先发生塑性变形，管径变粗而管壁变薄，就会导致剪切断裂而发生爆破；燃烧室内的火焰调整不当，导致烟气从一侧冲刷，导致结焦，并形成热腐蚀。还会造成烟气走廊的形成，加剧部分管道的烟气流通速度，磨损加剧，减少受热面的使用寿命，发生爆管泄漏。2.3受热管道设计偏差和高温腐蚀管道在设计和布置的过程中，虽然会考虑到部件承压的问题，但由于受到现场位置的限制，大多会存在一些不能及时发现和消除的隐患，影响承压部件的使用寿命。首先涉及到的是接口的焊接问题，据统计，自发电厂投产以来，有80%的泄漏原因是焊接质量问题。在安装、检修焊接质量问题的时候，也电厂锅炉泄漏的主要原因及应对措施孙煜（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜，271126）【摘要】结合当今我国电厂锅炉的使用情况和内部构造，对使用过程中，导致锅炉泄漏的因素进行了分析，探讨了在现有技术条件和生产要求下，减少锅炉泄漏频率的措施。【关键词】电厂锅炉；泄漏；防治措施【中图分类号】TM621【文献标识码】B【文章编号】1006-6764（2015）11-0047-03TheMainReasonforLeakageofBoilersatPowerPlantsandCountermeasuresSunYu(ThePowerPlantofLaiwuSteel,ShandongIronandSteelGroup,Laiwu,Shandong271126,China)[Abstract]Thecausesofboilerleakageduringoperationareanalyzedinlightofthecurrentoperatingconditionsandinternalstructuresofboilersindomesticpowerplants.Mea原surestoreduceboilerleakageundercurrenttechnicalconditionsandproductionrequirementsarediscussed.[Keywords]powerplantboiler;leakage;preventingmeasures47冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第11期总第189期会造成焊接部位生产应力集中和接头机械性能下降，致使焊接口成为薄弱部位，容易造成爆管。高温腐蚀主要是因为高温烟气中会分析出钾或钠离子，烟气中的SO3与这两种离子发生化学反应就会合生成复合硫酸盐，侵蚀管壁，造成管壁变薄，应力加大，在内部介质压力作用下，就会变粗、膨胀，最后导致爆裂泄漏；其次，长期在高温环境下工作，必然会导致内部结构后的变化、塑性下降，在外力作用下就会发生爆裂泄漏。这一问题主要分布在水冷壁热负荷区域。2.4管道内部循环和煤质冲刷在锅炉停运的时候，因为维护不彻底，就会在受热面沉积一些氧化物等杂质，或者在低负荷运转时，馆内发生了汽阻，在锅炉启动后，这些杂质在高温水蒸汽的作用下，发生高温氧化，最后演变成FeO等氧化物沉积在受热管道中，这就造成了管子的阻塞，导致管内工质与受热面的管道内壁换热恶化，造成受热面超高温爆管泄漏。这一问题需要我们严格执行锅炉的维护制度，及时清洗受热管道，防止杂质在管内的堆积[1]。煤质冲刷主要是因为原煤本身的应用积灰就在25%左右，在燃烧过程中，必然导致飞灰浓度的极度增高，对受热面的磨损加大。此外，它还造成了过热再热器、和水冷壁部位的积灰增加，不仅影响管子的传热性，还会与其他物质进行反应，形成酸性物质，对管壁进行腐蚀。特别是飞灰中SiO2的含量对磨损程度影响很大，当其含量超过60%时，磨损会显著加剧。2.5其他原因锅炉泄漏的其他原因主要是受热面积灰的结焦、吹灰器吹损、管道应力集中、机械损伤。积灰结焦会影响管道的传热，使管道长期高温，形成蠕胀，在管道应力破坏下而导致泄漏；吹灰器吹损是由于其本身内漏、不旋转，或者是吹灰时带水、吹灰蒸汽压力过高造成的；管道应力集中是由于锅炉结构或者是煤质结焦造成传热受阻、机组负荷变化大等原因造成的；机械损伤主要是因为支吊架松动、定位块脱落、管卡，在运行过程中，与管道相互摩擦，加大了管道的磨损，造成爆破泄漏。3锅炉泄漏应对措施3.1问题处理上文中已经介绍过，泄漏的主要原因是因为爆管，下面就介绍一下如何对这些爆管进行处理。过热管处理要立即汇报有关领导，降低运行参数、负荷，做好停炉的准备，如果管道损坏不严重，可以短时间内运行，要注意损坏部分是否扩大，如果损坏扩大或者是无法维持正常气温，应立即停炉，并要做好灰的处理，防治堵灰；再热器的处理是立即通知相关单位，对泄露处进行检查，做好停炉准备，损害不严重时，适当减少负荷，并请示停炉，把汽包维持在正常水位，若无法维持正常水位，再热汽温超限时，立即停炉，保留风机运行，直到压力消失，没有蒸汽；水冷闭管损害不大的情况，可以维持正常水位时，可以降低负荷，做短时间运行，但要密切监视汽包水位和炉内燃烧，做好停炉准备[2]。如损害严重，无法维持正常水位时，停炉后，维持通风系统的运转排除烟气和蒸汽，至少要保留一台炉水泵运转，维持汽包水位。如果泄漏特别严重，停炉也无法维持汽包水位，应马上停止给水，同时停止炉水泵，将炉水泵全部断电。停炉后，电除尘应立即停电，防止电极积灰，迅速将电气除尘、省煤器灰斗中的灰冲尽，防止堵灰；省煤器损坏后，要加强锅炉进水，保持汽包水位，降低负荷，做好停炉准备，并加强对汽包水位和给水量的检测，如果省煤器管泄漏严重，加强上水后也不能维持汽包水位时，要立即停炉，将炉水泵全部停电。停炉后，反应维持汽包水位，至少维持一台炉水泵的运行，维持两台空预器运行，所有的放水门关闭，禁止开启省煤器再循环装置。3.2泄漏的预防对于防泄漏来说，主要是进行防磨防爆的措施。首先要加强金属的监督检验，严格按照有关的制度流程，做好管壁厚度的测量和金相组织的鉴定工作。重点是要做好锅炉厚壁容器的监督，进行使用寿命的评估。压力管道的金属监督也要重视；其次，做好防磨防爆工作的检查，对于经常受飞灰和机械磨损的地方、膨胀不畅致使拉裂的地方、受蒸汽吹灰的气流冲击的地方，要及时检查、及时维修；我们还要对检查工艺进行质量上的提升。对各种接口都要掌握清除，焊接前的预热和焊接后的热处理都要做好[3]。对于人员素质，要特别注意；加强吹灰器的管理，选择或研制受热面的材质，优化受热面的结构；控制好机组的启动、停止，在运行过程中注意参数的调整，防止参数的超限；监督检修用的材料保管和使用的过程，加强炉水化学监督；最后，做好新技术、新设备的研究使用工作，不断提高基础设施运转水平。4结语在实际工作中，对于所有的泄漏部位和薄弱环节，我们都要做好检查和维护，（下转第51页）48冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第11期总第189期名称计算式单位数量备注采暖季热损失Q采Q采越（驻Q1-驻Q2）伊H衣1000kJ1.32E+11采暖季按120天计算非采暖季热损失Q非采Q非采越（驻Q1-驻Q2）伊H衣1000kJ7.8E+10非采暖季按245天计算节能效益Q节Q采+Q非采kJ7.79E+10-饱和蒸汽焓h焓熵图查取kJ/kg2768.86非采暖季介质压力0.8MPa折合节约蒸汽量M=Q节衣h衣1000t76038.14-式中，棕-风速，m/s，迁安当地年平均风速为3.0m/s。3.1.3换算后的散热损失对于常年运行的管道，应将测试环境温度下的测试值换算到常年运行时平均环境温度下的对应值，换算公式如下式。q忆=q伊T1忆-Tm忆T1-Tm式中：q忆-换算后的散热损失，W/m2；q-测试的散热损失，W/m2；T1忆-常年运行保温结构外表面平均温度，益；T1-测试时保温结构外表面温度，益；Tm忆-常年运行平均环境温度，益；Tm-测试时，当地环境温度，益。3.1.4单位长度散热损失的换算对于管道，可将单位面积散热损失换算成单位长度的散热损失值，按下式换算：q1=qs伊仔伊D式中：q1-单位管长的散热损失，W/m2；qs-单位面积的散热损失，W/m2；D-保温结构外径，m。3.2迁钢冷轧蒸汽管道保温改造节能效益计算3.2.1采暖季蒸汽管道节能效益计算（见表5）表5保温散热损失计算(厚度100)4效益分析迁钢厂区供冷轧两根DN500蒸汽管道全长4471m，该蒸汽管道采用SC-DN多凝泡沫玻璃保温投资约1800万元；正常运行采暖期节能效益折合饱和蒸汽量47894.11t（16.6t/h）、非采暖期节能效益折合饱和蒸汽量28144.03t（4.8t/h），正常运行年度节能效益折合饱和蒸汽量共计76038.14t，饱和蒸汽按100元/t计算，年节能效益总额为760.38万元，投入所述蒸汽管道保温系统节能改造的全部费用可在2.4年内通过节能效益收回。5结论通过对以上项目的论述以及改造前后的性能指数对比分析，可以得出的结论是：（1）采用新型节能环保材料对该项目更新改造后，隔热效果显著，管道表面温度与环境温度差可大幅度下降至15益以内并长期有效。有效降低了蒸汽系统的热损失，末端用户使用压力维持在0.45MPa以上，提升了蒸汽品质，通过蒸汽保温整改不仅降低了蒸汽系统的能耗，还提高了蒸汽系统运行的稳定性，为迁钢冷扎的生产提供了有力的保障。（2）经济效益可观，可有效降低日常运行维护费用及综合投资；投资回收期短，用于所述蒸汽管道保温系统节能改造所投入的费用可在短期内（2.4年）通过节能效益收回，后续效益更加客观。（3）社会效益方面，可有力改善厂区环境、降低周边环境温度和保障职业健康状况。收修改稿日期：2015-07-23作者简介：魏英豪(1985-)，男，2008年毕业于河北工业大学热能与动力专业，供热工程师，现从事热能专业技术管理工作。（上接第48页）对于更换的管子，维修的地方，我们要做好记录，根据情况及时对这些部位进行维护。[参考文献][1]杨卫娟,周俊虎,曹欣玉,刘建忠,周志军,岑可法.锅炉管道泄漏知识及应用现状[J].动力工程,2000,06:937-940+950.[2]周元超,李凯,贾立驹,陈彩芳.浅谈电厂锅炉焊接质量的检验管理[J].科技与企业,2015,07:255.收稿日期：2015-07-01作者简介：孙煜：（1983-），2006年毕业于山东大学热能与动力工程专业，工程师，现从事热能技术工作。51