高超

摘 要：在火力發(fā)電廠機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，鍋爐的水冷壁出現(xiàn)鼓包爆管的情況經(jīng)常發(fā)生， 這直接給機(jī)組的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性造成了影響，進(jìn)而影響到電廠的經(jīng)濟(jì)效益。所以如何能保證鍋爐運(yùn)行的安全性，改善和解決水冷壁鼓包爆管的問(wèn)題就顯得尤其重要，需要我們首先積極進(jìn)行分析，之后總結(jié)可行的策略。本文結(jié)合熱電廠鍋爐水冷壁出現(xiàn)的鼓包爆管事故進(jìn)行原因分析，總結(jié)了一些可行的對(duì)策，希望可以給相關(guān)工作的開(kāi)展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：水冷壁；鼓包爆管；吹灰器；磨損超標(biāo)

在整個(gè)鍋爐機(jī)組當(dāng)中，水冷壁是其中最為重要的一個(gè)受熱面，就作用來(lái)說(shuō)，其可以直接吸收燃燒所產(chǎn)生的熱能，讓水分受熱，進(jìn)而產(chǎn)生蒸汽，對(duì)爐墻形成足夠的保護(hù)作用，避免爐渣以及所產(chǎn)生的高溫破壞爐墻。與此同時(shí)其還有降低爐膛出口煙氣溫度以及選調(diào)爐墻的作用，不難看出，對(duì)于整個(gè)設(shè)備的安全運(yùn)行來(lái)說(shuō)，水冷壁是非常重要的。

一、設(shè)備概況

本次案例分析選取某電廠新近發(fā)生事故的五號(hào)機(jī)組。該機(jī)組為國(guó)產(chǎn)660MW發(fā)電機(jī)組，類型為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，結(jié)構(gòu)為單爐膛，中間再熱，燃燒方式為四角切圓，并且能夠?qū)崿F(xiàn)固態(tài)排渣。為了能夠避免燃燒時(shí)損壞水冷壁，在爐膛外璧設(shè)置了鋼梁，能夠讓其在各方向同步膨脹。

二、鍋爐水冷壁爆管成因

其實(shí)能夠?qū)е滤四鼙缺苄孤兜脑蚍浅６?，所以我們?yīng)該正確看待每一次爆管泄露事故，其都是由于多個(gè)因素共同構(gòu)成的。

（一）超溫

正常來(lái)說(shuō)，水冷壁管壁的溫度并不會(huì)維持在較高的水平，所以受熱面本身是處于安全狀態(tài)下的，但是如果燃燒調(diào)整出現(xiàn)問(wèn)題或者鍋爐水質(zhì)存在問(wèn)題，就會(huì)直接導(dǎo)致超溫爆管問(wèn)題，如果爐膛的燃燒距離和水冷壁距離太近，就會(huì)提高該區(qū)域的熱負(fù)荷也會(huì)引起水冷壁結(jié)渣問(wèn)題。如果水冷壁汽化太過(guò)密集，也可能會(huì)在管壁上形成一個(gè)完整的氣膜，導(dǎo)致出現(xiàn)沸騰的情況，進(jìn)而導(dǎo)致關(guān)閉溫度的陡增，產(chǎn)生超溫爆管的危險(xiǎn)。

（二）腐蝕

（1）管外腐蝕

在管壁外側(cè)出現(xiàn)腐蝕，其成因就是由于爐內(nèi)的煙氣不斷向管外流動(dòng)，在燃燒具有較高水分和硫成分的煤時(shí)很容易出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，管外壁頻繁接觸二氧化硫、三氧化硫等材料，就會(huì)導(dǎo)致腐蝕?？拷囊粋?cè)存有黑色沉積物，并且和管壁之間非常緊密，久而久之就會(huì)腐蝕管壁。

（2）管內(nèi)腐蝕

正常來(lái)說(shuō)，水冷壁管的內(nèi)壁會(huì)涂有一層四氧化三鐵的保護(hù)膜，這層保護(hù)膜會(huì)起到一定程度的保護(hù)作用，如果鍋爐用水pH值不合理就會(huì)破壞保護(hù)膜。相關(guān)研究認(rèn)為，鍋爐水pH值介于9和10之間，對(duì)保護(hù)膜的穩(wěn)定性效果最好，反之則容易出現(xiàn)酸性或堿性腐蝕。

（三）磨損

（1）顆粒物磨損

造成顆粒物磨損的主要成因是噴燃?xì)獍惭b角度出現(xiàn)了偏離，和設(shè)計(jì)不符，或燃燒半徑太大等等情況。同時(shí)在爐膛內(nèi)高負(fù)荷的情況下一次性送入太多煤粉，或者風(fēng)速過(guò)高，都會(huì)導(dǎo)致氣流對(duì)冷壁管造成沖刷，導(dǎo)致磨損。燃燒過(guò)程中如果含氧量不足，無(wú)法實(shí)現(xiàn)充分燃燒，延長(zhǎng)燃燒時(shí)間，也會(huì)導(dǎo)致煙氣排放過(guò)程中攜帶大量顆粒，破壞水管壁。

（2）吹灰磨損

在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中必須通過(guò)吹灰器的吹掃來(lái)降低水冷壁壁溫、防止水冷壁大面積結(jié)焦而影響換熱效果。與此同時(shí)所產(chǎn)生的的蒸汽吹灰磨損伴隨著吹掃次數(shù)的增加而導(dǎo)致了水冷壁管壁磨損超標(biāo)，從而發(fā)生爆管事故。

（三）掉焦磨損

水冷壁在工作過(guò)程中，受空氣動(dòng)力場(chǎng)不穩(wěn)定和燃燒組織不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致管壁結(jié)焦，因除焦方法不當(dāng)或焦渣自行掉落等都會(huì)造成管壁的磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)爐焦砸爆鍋爐水冷壁的現(xiàn)象。

三、該機(jī)組水冷壁爆管事故原因分析及處理結(jié)果

（一）事故經(jīng)過(guò)

該5號(hào)機(jī)組在42MV負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)鍋爐給水流量不正常的大于蒸汽流量且水位、汽壓和煙溫下降明顯，就地處能夠聽(tīng)到蒸汽噴出的聲音，經(jīng)過(guò)請(qǐng)示后采取了停爐措施。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)水冷壁泄露處為機(jī)組2號(hào)角由北至南第一層第2臺(tái)吹灰器上數(shù)第5根水冷壁管，該吹灰器周?chē)鷧^(qū)域管子磨損也十分嚴(yán)重（最薄處僅有2.1mm）。同時(shí)其余爐膛短吹周?chē)舶l(fā)現(xiàn)不同程度磨損的水冷壁管共計(jì)60余處。

（二）原因分析

5號(hào)鍋爐爐膛吹灰器采用的是IR-3D型短吹灰器，吹掃介質(zhì)為蒸汽，壓力為1.4MP，溫度為≦350℃，吹掃半徑為2m。其工作時(shí)噴頭向前運(yùn)動(dòng)，到達(dá)水冷壁管后的吹掃位置按設(shè)定的吹掃角度旋轉(zhuǎn)，噴出的高溫高壓蒸汽將附著在吹灰器周?chē)浔诠苌系姆e灰吹除，同時(shí)蒸汽也對(duì)水冷壁管造成了一定程度的磨損，隨著時(shí)間的積累以及吹灰次數(shù)的增加，水冷壁管減薄超標(biāo)直至出現(xiàn)爆管事故。

（三）處理過(guò)程

對(duì)爆管的水冷壁以及磨損減薄超標(biāo)（磨損超過(guò)設(shè)計(jì)壁厚30%）的水冷壁進(jìn)行割除換管，對(duì)未超標(biāo)的水冷壁進(jìn)行焊補(bǔ)處理，并將部分短吹附近易磨損水冷壁加涂了耐火材料以減少蒸汽吹損。

（四）處理結(jié)果

時(shí)隔6個(gè)月后的定期檢修中對(duì)未做任何處理、焊補(bǔ)以及涂抹了耐火材料的水冷壁管進(jìn)行了測(cè)厚檢查，經(jīng)過(guò)焊補(bǔ)和涂料后的水冷壁管磨損明顯比未做處理的水冷壁管磨損程度輕。因此，對(duì)水冷壁進(jìn)行焊補(bǔ)、涂料有助于減少蒸汽吹損。

四、預(yù)防水冷壁爆管的措施研究

（一）運(yùn)行方面

（1）運(yùn)行人員應(yīng)該精心組織燃燒，防止出現(xiàn)風(fēng)速過(guò)高、熱負(fù)荷過(guò)分集中、火焰偏斜、燃燒中心不合適、煙溫偏差等問(wèn)題，要密切關(guān)注爐管泄漏檢測(cè)裝置的信號(hào)特征，結(jié)合運(yùn)行參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)聲音認(rèn)真分析。

（2）鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行或負(fù)荷變化大時(shí)，要嚴(yán)格控制爐管金屬壁溫，嚴(yán)禁鍋爐超溫超壓，確保鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）參配煤燃燒不合理容易造成水冷壁積灰程度加重，這勢(shì)必導(dǎo)致了吹灰次數(shù)的增加，應(yīng)結(jié)合實(shí)際在不影響機(jī)組安全運(yùn)行的前提下盡量減少吹灰次數(shù)。

（4）吹灰器在吹灰前應(yīng)先疏水，吹灰蒸汽的壓力應(yīng)盡量控制在許用值下限，在保證吹灰效果的前提下，降低蒸汽對(duì)水冷壁管的吹損程度。

（二）檢修方面

（1）利用臨時(shí)檢修和定期檢修的機(jī)會(huì)，積極組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行層層排查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。特別對(duì)鍋爐水冷壁冷灰斗、爐膛短吹、燃燒器附近區(qū)域等可能發(fā)生磨損和腐蝕的部位要重點(diǎn)檢查，并做好檢查、檢修記錄。

（2）采取換管或焊補(bǔ)處理后，要進(jìn)行100%金屬無(wú)損檢測(cè)，對(duì)焊口、焊補(bǔ)部位進(jìn)行缺陷檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

（3）在吹灰器、燃燒器附近的水冷壁管處加裝防磨裝置或者涂抹耐磨材料以減少對(duì)水冷壁管的磨損。

（4）采用更加耐磨耐高溫的新型管材，徹底更換易發(fā)生磨損區(qū)域的水冷壁管。

（5）采用更加先進(jìn)的脈沖聲波吹灰技術(shù)，徹底消除蒸汽吹損。

（6）由于水質(zhì)較差，水冷壁管內(nèi)壁結(jié)垢降低了其傳熱效果，引發(fā)局部過(guò)熱；長(zhǎng)期運(yùn)行中的局部過(guò)熱引起水冷壁鋼管耐熱強(qiáng)度的下降，鋼管在工作壓力下發(fā)生塑性變形形成鼓包；爐管的局部堵塞會(huì)引起短時(shí)過(guò)熱，導(dǎo)致產(chǎn)生鼓包的位置無(wú)法承受工作壓力而發(fā)生爆管。

（7）建議采取提高水質(zhì)的措施，防止結(jié)垢。

四、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于熱電廠來(lái)說(shuō)，機(jī)組水冷壁的安全性會(huì)直接給整個(gè)機(jī)械的安全性能造成影響，一旦出現(xiàn)了水冷壁爆管事故，就會(huì)給電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，也會(huì)導(dǎo)致熱電廠經(jīng)濟(jì)效益大打折扣。本文結(jié)合實(shí)際案例總結(jié)了一些水冷壁爆管的相關(guān)成因，之后總結(jié)了一些運(yùn)行檢修對(duì)策，希望可以給相關(guān)工作的開(kāi)展提供一些參考。

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