李娜

摘要：基于火電廠水冷壁泄漏方面的研究已有很多，但往往僅局限于某個電廠，全國范圍內(nèi)的電廠來說適用性不大，因此，有必要對全國范圍內(nèi)水冷壁失效案例做一個統(tǒng)計分析。雖然實際調(diào)查結(jié)果比較全面，但耗時耗力，完成起來比較有困難，由于經(jīng)原作者深思熟慮，對事故原因分析深入、準(zhǔn)確，結(jié)論性更強(qiáng)。因此，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，對造成火電廠水冷壁泄漏事故的原因以及機(jī)理分類更細(xì)致、更精確。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐;水冷壁;失效原因

鍋爐作為火電廠的三大主要設(shè)備之一，其安全性和穩(wěn)定性是電力生產(chǎn)至關(guān)重要的因素。水冷壁由多根水冷壁管焊接而成，構(gòu)成蒸發(fā)受熱面，通過管內(nèi)介質(zhì)的流動，吸收爐膛中高溫火焰及煙氣的輻射熱量，降低爐墻的溫度，避免爐墻過熱，從而達(dá)到保護(hù)爐墻、保證其服役壽命的目的。結(jié)合水冷壁的工作原理、服役環(huán)境以及各類失效實例綜合分析，將水冷壁管失效原因存在多種原因共同作用下錯綜復(fù)雜的情況。因此，研究鍋爐水冷壁管失效的原因以及采取相應(yīng)的預(yù)防措施，對保證火電機(jī)組的安全運行有非常重要的指導(dǎo)意義。

一、電站鍋爐水冷壁泄漏情況

間接原因該因素是通過引發(fā)直接原因，進(jìn)而引起爆管事故的，例如局部磨損、熱負(fù)荷變動工況引起蒸發(fā)冷卻周期疲勞和結(jié)垢堵塞等。

該原因是引起爆管事故的直接原因，是采取改進(jìn)措施時需要優(yōu)先考慮的因素，例如燃料粒度不均及燃燒方式不當(dāng)、材質(zhì)不良及結(jié)構(gòu)不當(dāng)、水質(zhì)不良和焊接質(zhì)量不良等。隨后是燃料粒度不均及燃燒方式不當(dāng)和結(jié)垢堵塞，前者是通過對水冷壁外壁破壞來發(fā)揮作用的，是造成水冷壁泄漏的根本原因之一;后者是通過對水冷壁內(nèi)壁造成破壞來發(fā)揮作用的，泄漏的水冷壁管隨鍋爐負(fù)荷的增加，管內(nèi)介質(zhì)帶走了更多的熱量，在相同管徑下與其他水冷壁管壁溫相比較，表現(xiàn)為溫差與工況成反比，說明泄漏的水冷壁管其管內(nèi)截面積要小于正常水冷壁管內(nèi)截面積，泄漏的水冷壁管內(nèi)疑有異物堵塞，且未被異物完全堵塞。

二、鍋爐水冷壁泄漏的原因

1、燃料質(zhì)量問題及燃燒方式調(diào)整不當(dāng)。燃料質(zhì)量不良包括燃料中各項成分含量不合格，其會引起水冷壁外壁的化學(xué)腐蝕，進(jìn)而使水冷壁外壁變得薄厚不均，導(dǎo)致其受熱不均，不同位置形成的溫差就很容易引起水冷壁變形;另外，還包括燃料粒徑大小不合格，其會增加飛灰、固體顆粒等燃燒產(chǎn)物對水冷壁外壁的沖刷作用，進(jìn)而對水冷壁造成磨損腐蝕。水冷壁的變形和磨損又會進(jìn)一步引起其受熱不均，惡性循環(huán)，長時間作用下的結(jié)局只能是水冷壁泄漏。燃燒調(diào)節(jié)方式不當(dāng)一方面造成燃燒不徹底，中間產(chǎn)物會對水冷壁外壁造成腐蝕以及沖刷作用，其影響機(jī)理同上面燃料質(zhì)量不合格的作用機(jī)理;另一方面，會引起水冷壁外壁受熱不均，不同位置存在溫差，進(jìn)而引起水冷壁變形[2]。

2、水冷壁材料不良以及結(jié)構(gòu)不當(dāng)。水冷壁本身材料不合格會加速其腐蝕以及應(yīng)力破裂。水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會通過磨損以及受熱不均等來威脅水冷壁的壽命。

三、水冷壁泄漏的間接原因

（1）局部磨損 局部磨損往往是由燃料質(zhì)量不良以及燃燒方式不當(dāng)、結(jié)垢堵塞等引起的。其表現(xiàn)方式為其物料顆粒具有粒徑、濃度和表面硬度比較大等特性，對器壁磨損嚴(yán)重;運行參數(shù)如溫度過高和煙氣流動過大等，會加速水冷壁的局部磨損;局部堵塞后，高溫蒸汽由于受阻，會加速對管壁沖刷作用;在有裂口處，蒸汽量瞬間增大，增大其對管壁的沖刷，加速水冷壁管的 泄漏。

（2）熱負(fù)荷變動工況蒸發(fā)冷卻周期疲勞。該因素作用機(jī)理為，當(dāng)爐內(nèi)局部熱負(fù)荷過高而造成水冷壁管發(fā)生膜態(tài)沸騰時，有大量氣泡急劇產(chǎn)生而形成汽膜。一旦形成汽膜后，因熱導(dǎo)率變低而產(chǎn)生局部過熱，隨后的瞬間汽膜消除，溶液又流向給水造成急冷。這樣急冷急熱反復(fù)交替，引起管壁溫度周期性波動，造成很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)膜破壞、腐蝕加劇，使管壁的橫向裂紋不斷增生和擴(kuò)展[3]。

（3）結(jié)垢堵塞。結(jié)垢堵塞往往是由燃料燃燒質(zhì)量不良以及燃燒方式不當(dāng)和水質(zhì)不良等原因引起的。另外，水冷壁的異物堵塞和超溫過熱爆管又是相互影響的。一方面，管子長期超溫過熱運行，會伴隨有漲粗現(xiàn)象，進(jìn)而結(jié)垢堵塞;另一方面，異物堵塞引起管內(nèi)工質(zhì)流量減小，從而引起管子短期超溫過熱，這兩種作用持續(xù)加劇，就會加劇水冷壁管子爆管。

四、水冷壁泄漏事故查找方法

超溫和化學(xué)腐蝕這兩個因素均是由以上一些因素引起的，是造成水冷壁泄漏的直接原因而非根本原因。要想調(diào)查某次水冷壁泄漏的根本原因，還得從以上因素中入手。

化學(xué)腐蝕一般表現(xiàn)為孔蝕、點蝕等。表面坑坑洼洼比較多，但往往化學(xué)腐蝕又會伴隨著高溫腐蝕，二者總是共同作用的。如果外壁坑洼較多而造成薄厚不均，往往是燃料質(zhì)量不良以及燃燒方式不當(dāng)引起的;如果內(nèi)壁坑洼較多而造成薄厚不均，往往是水質(zhì)不良引起的。

判斷某次鍋爐水冷壁泄漏的原因，需從根本入手，燃料質(zhì)量不良以及燃燒方式不當(dāng)，焊接質(zhì)量不良和水質(zhì)不良等，如果發(fā)現(xiàn)有結(jié)垢堵塞和磨損等現(xiàn)象，這些都屬于間接原因，要想解決問題，還得深入調(diào)查，尋找其根本原因。通過統(tǒng)計結(jié)果來看，燃料質(zhì)量、燃燒方式不當(dāng)這個根本原因以及超溫這個直接原因引起泄漏所占的比例比較大?？梢钥紤]如何從這些方面進(jìn)行防范。

通過造成水冷壁泄漏的間接原因是結(jié)垢堵塞、熱負(fù)荷變動工況引起蒸發(fā)冷卻周期疲勞和局部磨損等;最根本的原因是燃料粒度不均及燃燒方式不當(dāng)、材質(zhì)不良及結(jié)構(gòu)不當(dāng)、水質(zhì)不良和焊接質(zhì)量不良等。在所有鍋爐水冷壁泄漏事故中，超溫和化學(xué)腐蝕作為造成爆管的直接原因，通過分析不同功率機(jī)組水冷壁泄漏原因，如果已知機(jī)組功率大小，在查找其水冷壁泄漏原因中，給電廠事故的高效快速處理帶來了便利。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳聽寬，羅毓珊，胡志宏.超臨界鍋爐螺旋管圈水冷壁傳熱特性的研究[J] .工程熱物理學(xué)報，2017，25（2）：20.

[2] 韓慶祝，薛憲闊. 火電廠鍋爐受熱面爆漏原因分析及防措[J]. 應(yīng)用能源技術(shù)，2018，124（4）：24-27.

[3] 楊厚君，唐必光，李朝志. 鍋爐水冷壁大面積環(huán)向裂紋泄漏原因分析及治理對策[J]. 熱能動力工程，2017，12（4）：311-313.