火電廠鍋爐受熱面失效原因及防治措施探討

姜志強

摘? 要：受熱面作為鍋爐熱能轉換的重要組成部分，設備的運行狀況直接關系到鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性。如果受熱面在運行過程中出現(xiàn)爆管泄露的安全事故，不僅會影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益，而且還會威脅到操作人員的人身安全，所以改善設備系統(tǒng)的運行環(huán)境非常關鍵。文章首先闡述火電廠鍋爐受熱面失效的原因，然后對受熱面失效的防治措施進行分析，為提高火電廠鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性創(chuàng)造有利條件。

關鍵詞：鍋爐;受熱面;失效原因;防治措施

中圖分類號：TM621? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）18-0145-02

Abstract： As an important part of boiler thermal energy conversion， the operation status of equipment is directly related to the safety and stability of boiler operation. If the safety accident of pipe burst leakage occurs on the heating surface during operation， it will not only affect the economic benefits of the enterprise， but also threaten the personal safety of the operators， so it is very important to improve the operating environment of the equipment system. This paper first expounds the causes of the failure of the heating surface of the boiler in the thermal power plant， and then analyzes the prevention and control measures of the failure of the heating surface， so as to create favorable conditions for improving the safety and stability of the boiler operation in the thermal power plant.

Keywords： boiler; heating surface; failure causes; preventive measures

鍋爐的運行效率直接關系到火電廠的經(jīng)濟效益，而鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性是其能夠高效運行的基礎保障，所以需要加強對鍋爐設備運行環(huán)境的監(jiān)督檢查。受熱面作為鍋爐熱能轉換的重要組成部分，在其長期服役的過程中，受到各種因素的影響可能會出現(xiàn)受熱面失效的現(xiàn)象，不利于鍋爐的安全穩(wěn)定運行。經(jīng)過對鍋爐受熱面失效的原因進行總結分析，主要有超溫、磨損、焊縫泄露、垢下腐蝕、熱疲勞等，受熱面失效會造成火電廠非計劃停機，對企業(yè)的經(jīng)濟效益和安全生產造成不良影響。所以應該對鍋爐受熱面失效的原因進行充分的分析，然后從實際情況出發(fā)，制定出行之有效的防治措施，最大程度的避免受熱面失效現(xiàn)象的發(fā)生，為火電廠的安全高效生產創(chuàng)造有利條件。

1 火電廠鍋爐受熱面失效的原因

1.1 焊縫泄漏導致的受熱面失效

焊接是鍋爐受熱面制造安裝中最為常見的工序，通過焊接的方式將各個零部件連接起來，而受到各種因素的影響會出現(xiàn)焊接質量缺陷，一旦焊縫存在質量缺陷，將會導致受熱面發(fā)生泄漏而產生各種安全事故。焊縫缺陷主要表現(xiàn)為未焊透、咬邊、夾渣、氣孔、裂紋等形式，多數(shù)原因為焊接工藝不規(guī)范所導致。對焊材的管理不到位，沒有做好烘干處理，焊前沒有對母材表面進行清潔處理，都會出現(xiàn)焊接質量缺陷;焊接的溫度和速度掌握不好，容易在焊縫中出現(xiàn)氣孔;焊接前后熱處理不當，會出現(xiàn)焊接裂紋;在檢修工作中如果強力對口會導致殘余應力過大，而在運行中由于膨脹不暢就會發(fā)生泄漏。焊縫泄漏是受熱面失效的主要原因之一，所以應該加強對焊縫的質量控制。

1.2 短時超溫爆管導致的受熱面失效

短時超溫爆管多發(fā)生于水冷壁中，其主要原因為受熱不均，冷卻條件惡化致使管壁溫度短時間內突然升高。當管壁溫度超過材料的下臨界點時，材料強度會有所降低，在高溫高壓的運行環(huán)境下就會發(fā)生爆管。如果爐膛內動力場不穩(wěn)定，出現(xiàn)火焰中心偏移的現(xiàn)象就會造成水冷壁局部熱負荷過高而發(fā)生短時超溫爆管;在水冷壁中如果出現(xiàn)焊瘤、夾渣或者其他異物堵塞，亦或是管內結垢嚴重，都會導致管內汽水循環(huán)不暢，在汽水分配不均的情況下就會發(fā)生短時超溫爆管，鍋爐嚴重缺水也是短時超溫爆管的原因。在爆口處會發(fā)生明顯的塑性變形，管徑漲粗，管壁減薄，在判斷原因時可根據(jù)管內超溫面積、數(shù)量和位置來確定。

1.3 長時超溫爆管導致的受熱面失效

根據(jù)鍋爐的使用性質以及運行環(huán)境，在受熱面設計時會選用適宜的材質，并且設計出鍋爐運行時的各項參數(shù)，以確保鍋爐受熱面運行的安全性以及使用壽命。如果在實際運行中受熱面管壁溫度長期處于設計溫度以上，就會降低受熱面材料的力學性能，最終發(fā)生蠕變破裂，不僅縮短受熱面的使用壽命，而且會影響到鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性。受熱面長時超溫爆管多是由于長時間處于管材允許的溫度中運行，導致管壁發(fā)生氧化應力裂紋。爐內的煙風動力場不佳會導致爐膛出口煙氣分布不均，在存在余旋的情況下，會造成末級過熱器超溫運行。當管壁的蠕脹值接近或者低于規(guī)定范圍時，就會導致管子爆裂，爆口邊緣一般較厚，斷裂面粗糙不平整，且在向火側內外壁上會有較多的縱向裂紋。

1.4 磨損導致的受熱面失效

磨損也是導致受熱面失效的主要原因之一，磨損一般是由于燃燒物燃燒不充分或燃燒物中物質含量與設計參數(shù)不相符，導致煙氣中的堅硬顆粒在較高的流速下與受熱面之間發(fā)生碰撞，從而對受熱面造成磨損。發(fā)生磨損的受熱面表面比較小，金屬組織一般不會發(fā)生變化，只是會磨薄受熱面直至泄露。磨損一般發(fā)生于省煤器煙氣入口和出口處，過熱器和再熱器的煙氣入口處彎頭，燃燒器附近的水冷壁等位置，受到煙氣顆粒的磨損，不僅會降低受熱面的使用壽命，而且會因為管子泄露而發(fā)生安全事故。磨損的程度一般與煙氣流速、顆粒物形狀以及受熱面與飛灰的沖角有關，煙氣流速越快，磨損越強烈。受熱面與飛灰沖角在30°～45°時，磨損最為嚴重。顆粒物越尖銳，硬度越高，磨損強度越大。

1.5 其他原因導致的受熱面失效

在鍋爐實際運行過程中，導致受熱面失效的原因較多，除以上所述外，還有熱疲勞、缺水、結垢、管內積碳、水循環(huán)故障、氫脆、晶間腐蝕、高溫硫腐蝕、原始缺陷等等。受熱面失效的原因與鍋爐的使用性質、運行環(huán)境、受熱面結構設計、爐內燃燒工況、燃燒參數(shù)等各種因素有關，所以應該根據(jù)實際情況有針對性的制定防治措施，以達到最佳的防治效果。

2 火電廠受熱面失效的防治措施

2.1 焊縫泄露的防治措施

隨著機組容量的增大，焊縫的數(shù)量也相應的增加，所以提高焊縫質量非常關鍵。在焊接之前做好相應的準備工作，加強對焊材的儲存管理，選用正確的焊材，焊前對焊材進行烘干處理;構建良好的焊接環(huán)境，做好防風、防雨措施，消除外界因素對焊接質量造成的影響;確保焊接操作人員持證上崗，且熟練掌握焊接工藝;在焊接過程中，嚴格按照焊接工藝標準執(zhí)行，掌握好焊接溫度、速度和手法的控制，保證焊接質量;做好焊后熱處理，防止殘余應力對焊縫質量的影響;做好無損檢測工作，可根據(jù)實際情況采取適宜的檢測方式，以便及時發(fā)現(xiàn)焊接缺陷及時處理;避免在檢修工作出現(xiàn)強力對口的行為，對于存在殘余應力的焊縫應該采取適宜的措施進行處理。

2.2 短時超溫爆管的防治措施

優(yōu)化調整鍋爐受熱面的結構，確保介質能夠均勻流暢的分布運行;改善鍋爐燃燒狀況，通過對煤粉質量、送風參數(shù)控制等措施，優(yōu)化鍋爐動力廠工況，防止出現(xiàn)火焰偏移或者貼墻現(xiàn)象;加強對管內異物的清理，定期檢查受熱面下彎頭處是否有異物或者氧化皮等沉積物堆積，如有發(fā)現(xiàn)及時清理;及時檢查鍋爐供水情況，保證受熱面有穩(wěn)定的冷卻水供應;在鍋爐運行過程中，加強對受熱面管壁溫度以及爐內燃燒工況的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時調整，避免受熱面因為短時超溫造成的爆管事故。

2.3 長時超溫爆管的預防措施

為減少鍋爐受熱面因長時超溫爆管而導致的失效，可根據(jù)鍋爐燃燒環(huán)境選用組織穩(wěn)定性更好的材料作為受熱面的材料，提高受熱面耐高溫性能;加強對燃煤的管理，嚴格按照設計標準選用煤種;做好對減溫水溫度和質量的控制，避免因為水溫過高以及管壁結垢而導致超溫;控制鍋爐燃燒工況，調整燃燒參數(shù)，確保爐內煙風動力場的穩(wěn)定性，避免因為火焰偏移以及出口煙溫過高而造成管壁超溫;加強對受熱面的溫度監(jiān)測，在適宜的位置設置溫度檢測點，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性;在檢修過程中對受熱面材料進行取樣檢測，發(fā)現(xiàn)材料老化失效及時更換。

2.4 磨損的防治措施

加強對燃煤質量的監(jiān)督管理，嚴格按照設計參數(shù)選用煤種，避免因為飛灰中顆粒物含量過高而加劇磨損，從源頭最大程度的控制磨損危害;優(yōu)化受熱面的結構設計，合理調整受熱面與飛灰沖角，減少因為角度設置不當而增加磨損幾率;在容易受到磨損的受熱面部位，加裝防磨罩，還可噴涂防磨材料，減少因磨損產生的泄露;加強對受熱面的積灰清理工作，避免積灰過多而形成煙氣走廊;合理布置吹灰器，并定期檢查吹灰器運行狀態(tài)，確保其能夠安全穩(wěn)定運行。

2.5 受熱面失效共性原因的防治措施

盡管導致受熱面失效的原因較多，但是大多數(shù)原因都存在共性的特征，所以可根據(jù)共性特征做好綜合性的防治措施。加強對燃煤管理，嚴格按照設計標準選用煤種;根據(jù)鍋爐運行特征以及燃燒工況合理設計受熱面結構;加強對焊接的質量管理，提高焊接質量;加強對鍋爐受熱面的日常檢查，尤其是對運行溫度、供水、積灰的監(jiān)測管理，確保受熱面處于最佳運行狀態(tài)。

3 結束語

省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器為火電廠鍋爐受熱面的主要組成部分，受熱面失效的原因與其在爐膛內的位置、運行環(huán)境、運行條件、煤粉質量、運行參數(shù)、日常維護等多種因素有關，所以失效表現(xiàn)形式具有復雜性和多樣性的特點。為了減少受熱面失效對火電廠生產帶來的不利影響，應對每種原因進行深入的分析，然后從設計、制造、安裝等各個環(huán)節(jié)加強防治力度，并且做好日常運行的維護和保養(yǎng)，提高質量檢測技術水平，盡量降低因受熱面失效而對火電廠造成的經(jīng)濟損失。

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