摘 要：電廠鍋爐水冷壁管工作環(huán)境惡劣，水冷壁管的安全運行關(guān)系著鍋爐的安全運行，進而影響真?zhèn)€電廠的安慰。在電廠的長期生產(chǎn)運行過程中，容易因為各種因素引起水冷壁腐蝕，進而發(fā)生停爐換管的事故，嚴(yán)重影響電廠的經(jīng)濟效益。本文通過分析煤粉鍋爐水冷壁爆管失效的原因，進而提出相應(yīng)防護措施，為廣大同行提供參考。

關(guān)鍵詞：鍋爐水冷壁管；失效

水冷壁管是敷設(shè)在鍋爐內(nèi)部的由許多并聯(lián)管子組合而形成的蒸發(fā)受熱面。水冷壁管的主要作用在于吸收爐膛內(nèi)火焰和高溫?zé)煔獾姆笤O(shè)的熱量，并在管內(nèi)產(chǎn)生蒸汽和熱水，從而降低爐墻的溫度，進而達到保護爐墻的目的。

1 水冷壁管的作用及分類

1.1 水冷壁管的作用

水冷壁管在鍋爐中主要起著吸收鍋爐燃燒室內(nèi)火焰高溫敷設(shè)的熱量，使進入水冷壁的水蒸汽氣化成飽和蒸汽，水冷壁可使?fàn)t腔出口溫度下降到灰的軟化溫度一下，以防止?fàn)t灰結(jié)焦吸收爐內(nèi)熱量，這對減輕爐內(nèi)和爐口結(jié)渣都是有利的。此外，水冷壁管式四周敷設(shè)，將燃燒室與爐墻隔開，起到了防止?fàn)t墻燒毀，保爐墻的功能。同時也減輕了爐墻結(jié)焦和結(jié)焦的危害。最后，水冷壁采用了講話爐墻的結(jié)構(gòu)，降低了鍋爐鋼材的消耗量，是的鍋爐安裝便利，優(yōu)速水冷壁傳熱效果良好，也為節(jié)能減排做出了貢獻，因此，水冷壁是現(xiàn)代鍋爐的重要組成部分。

1.2水冷壁管分類

水冷壁管按照結(jié)構(gòu)形式可以分為以下幾種類型，包括光管式水冷壁、鱗片管膜式水冷壁、帶銷釘?shù)哪な剿浔诠芎碗p面露光水冷壁等。①光管式水冷壁：光管式水冷壁管由一般的鍋爐鋼管組成，一般貼近爐膛四壁，平行垂直布置，管子排列的越敏，吸熱效果越好，對爐墻的保護效果也越好。但是這種水冷壁鍋爐在運行時，泄灰比較嚴(yán)重，對環(huán)境的污染也是很大的，目前這種水冷壁管已經(jīng)很少被使用了。②鱗片管膜式水冷壁是將鱗片管（或扁鋼與光管）焊接在一起，組成一塊管屏，這種水冷壁管具有氣密性好、透風(fēng)少、爐膛可采用正壓燃燒的優(yōu)點。此外這種管屏的外側(cè)只需要覆蓋較薄的保溫材料，因此可以大大減少爐墻材料的消耗和重量，進而減少放結(jié)構(gòu)和地接的材料成本，因為結(jié)構(gòu)較輕，施工上也有很大的便利。膜式水冷壁設(shè)計爐騰高溫?zé)煔馀c爐墻不直接接觸，有利于防止結(jié)渣，而且管屏可在制造廠成片預(yù)制，便于工地安裝，因此在火電廠鍋爐中得到了廣泛應(yīng)用。③帶銷釘?shù)哪な剿浔诠埽轰N釘?shù)哪な剿浔诠苌戏接袖N釘，銷釘上敷有耐火填料，可減少水冷壁吸熱，使?fàn)t騰中該部位爐溫增髙以便燃料迅速著火和穩(wěn)定燃燒并能保持髙溫。帶銷釘?shù)乃浔诠芤话銘?yīng)用于旋風(fēng)爐，液態(tài)排澄爐和爐膛衛(wèi)燃帶。④雙面露光水冷壁，主要應(yīng)用在大型鍋爐中，這種水冷壁管兩面都可以吸收火焰敷設(shè)的熱量，因此比一般布置的水冷壁管吸熱高。

2 水冷壁管的失效模式及失效防護

2.1水冷壁管的失效模式

鍋爐在運行過程中，燃燒室內(nèi)煙氣的溫度非常高，水冷壁管在西周吸收熱量，水冷壁受熱量敷設(shè)和煙氣對流作用，這種受熱方式必然會導(dǎo)致水冷壁運行一段時候后會產(chǎn)生失效。依據(jù)失效的位置不同，水冷壁的失效分為管內(nèi)失效和管外失效。一般向火側(cè)腐蝕和煤粉沖刷稱為管外失效，而由于短時過熱和長時過熱及酸堿腐蝕等引起的稱為管內(nèi)失效。① 水冷壁香火側(cè)的腐蝕，水冷壁向火側(cè)腐蝕引起的鍋爐故障是因為爐管外邊面的金屬遭受損耗，即管壁減薄所致。水冷壁向火側(cè)腐蝕也被稱為“還原氣氛”腐蝕。水冷壁向火側(cè)的腐蝕經(jīng)常發(fā)生在不完全燃燒中形成的一氧化碳還原氣氛中，并且未經(jīng)過燃燒的煤粉顆粒飛翔爐管的表面。未經(jīng)過完全燃燒的煤粉顆粒飛翔爐管表面，釋放出的揮發(fā)物和氯化物會對金屬產(chǎn)生硫化作用，進而加速管壁腐蝕。②管壁外表面的沖刷磨損：管壁外表面的沖刷磨損主要是煤粉顆粒及飛灰的沖刷，致使管壁外表面減薄，發(fā)生爆管，這也與煤質(zhì)成分有著很大的關(guān)系。如果原煤質(zhì)量下降，揮發(fā)分和熱量降低，則鍋爐燃燒量就會增加，為了增加磨煤機的出力，需要增粗煤粉，這樣一二次風(fēng)吹入爐膛的煤粉顆粒就會增加，這樣對噴燃器出口的水冷壁管沖刷就會嚴(yán)重。如果燃燒調(diào)整不良，燃燒切圓發(fā)生傾斜，就會導(dǎo)致峰粉加大沖蝕水冷壁管的力度。長時間的沖刷，會導(dǎo)致水冷壁管管壁變薄，到了一定的限度，就會增大鍋爐負荷，發(fā)生管道爆裂。此外，由于派生的原因，產(chǎn)生的沖刷，如漏汽對管子的沖刷。從滲漏的管子中漏出的蒸汽會夾帶飛灰高速射向鄰近的管子造成磨損。這個現(xiàn)場稱為沖刷磨損或汽割。溢出的蒸汽本身并不造成磨損，只是它加快了飛灰粒子的速度，高到足以引起管道的磨損，使受磨的管壁變薄。起因于另一較早故障管子泄漏引起的磨損形式，在鍋爐內(nèi)的任何地點都有可能發(fā)生。因此鍋爐管子帶著小的滲漏運行，對鄰近的管子沖刷，將會造成更為嚴(yán)重的故障。③短時過熱：“短時過熱”這個詞常被錯用，其恰當(dāng)?shù)暮馐枪茏釉诟哂谄洳馁|(zhì)的設(shè)計溫度，并在足以造成應(yīng)力斷裂損壞的時間數(shù)的情況下工作。此吋問數(shù)是一個十分重要的因素，以此來劃分損壞的性質(zhì)類別，即“短時過熱”破裂或“長時過熱”破裂。短時過熱損壞都是從一些異常情況開始發(fā)展而形成的，例如冷卻工質(zhì)中斷，或鍋爐煙氣超溫等，這些異常情況通常是由下列條件引起的。④長時過熱：長時過熱爆管的主要原因在于高溫蠕變所致，水冷壁管在鍋低負荷運行時，也同樣存在爆管的隱患。在運行，過程中，一旦發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，應(yīng)立即停止運行。如果不能及時發(fā)現(xiàn)并消除會在鍋爐負荷改變時，發(fā)生爆管現(xiàn)象。給企業(yè)造成的損失和影響巨大。這種失效的發(fā)生多與鍋爐設(shè)計制造有關(guān)，在運行中一般不會出現(xiàn)這種失效的原因。⑤酸堿腐蝕當(dāng)水冷壁管內(nèi)有沉積物或水渣時，這些沉積物也容易引起水冷壁管的腐蝕，這種腐蝕叫酸堿腐蝕、這些物質(zhì)破壞了水冷壁管的金屬保護膜，從而對金屬造成了腐蝕。通常情況下，PH值越低，金屬的腐蝕就越嚴(yán)重，當(dāng)水中含有溶解氧時，會對腐蝕的程度增大。PH值很低時，腐燭速度會隨著值降低而迅速增加。而隨著值的增加，腐燭速度則會降低，當(dāng)值接近時，腐燭速度就很小了。但是當(dāng)值大于時，水冷壁管液體的相對堿度大于，當(dāng)鍋爐在此條件下運行時，金屬容易產(chǎn)生堿性腐燭，又稱茍性脆化。堿性腐蝕的發(fā)生要滿足一定的條件，首先水冷壁管中要有一定游離的堿，水冷壁管內(nèi)表面有易發(fā)生局部濃縮的地方，水冷壁就會發(fā)生腐蝕。

2.2水冷壁管的失效防護

電廠燃煤鍋爐水冷壁管因各種失效導(dǎo)致的爆管時有發(fā)生，電廠傳統(tǒng)的解決方法是通過更換新管來進行的，然而更換管子既費時又昂貴。為了解決腐蝕失效問題同時又要達到節(jié)能的效果，工作人員積極制定了各種方案并進行可行性分析研究。根據(jù)失效腐蝕的部位，針對管內(nèi)失效及管外失效，常用的方法有兩種，即非表面防護法和表面防護法。非表面防護法主要有：采用低氧燃燒技術(shù)；確保水質(zhì)；合理配風(fēng)；避免出現(xiàn)受熱面壁溫局部過熱；加添加劑；控制合理的爐騰出口煙溫；對受熱面的設(shè)計布置合理，以避開高煙溫區(qū)和高壁溫的出現(xiàn)。非表面防護法中保證水質(zhì)是目前較為常用的方法。

3 結(jié)語

高溫腐蝕和磨損一直是電廠鍋爐水冷壁普遍存在問題，給生產(chǎn)帶來危害極大。有本文對電廠鍋爐水冷壁管泄漏原因的調(diào)查和分析，從找出導(dǎo)致水冷壁管爆管的原因，借鑒國內(nèi)同類事件的經(jīng)驗，提出防護節(jié)能的對策。

參考文獻：

[1]陳紅菊.表面技術(shù)在電站鍋爐四管”防蝕、防磨中的應(yīng)用[J].電力建設(shè)，1988.7

[2]郭巍.電廠煤粉鍋爐水冷壁管爆管分析與防護措施研究[D].華東理工大學(xué)碩士論文2014.

作者簡介：

紀(jì)磊（1986.9）男，東北電力大學(xué)，大專，火電廠集控運行專業(yè)，主要從事電氣專業(yè)管理工作。