锅炉_四管_泄漏原因分析及防范措施

竞 竞 管安烟 设膨内外错 长短管内 安综 山东电力高等专科学校学报 第 5卷 2002年 Journal of Shandong College of Elect ric Power 第 1期 第 36 39页 锅炉 四管 泄漏原因分析及防范措施 刘 永 淄博山国电热电有限公司 淄博 255054 摘摘 要要 锅炉 四管 在火电厂中占有非常重要的地位 认真研究锅炉 四管 泄漏发生 的原因和提出相应防范措施具有非常重要的义 随着电力行业的进一步改革 随着 厂网分开 价上网的实施 电力行业为社会服务的深入开展 保证电力设备的安全 运行具有重要的社会效益和经济效益 关键词关键词 锅炉 泄漏 分析原因 防范措施 中图分类号中图分类号 T K223 3 文献标识码文献标识码 B 水冷壁 过热器 省煤器 再热器统称为锅炉 四管 锅炉 四管 在锅炉中占有非常重要的地 位 据不完全统计火力发电厂发生的事故数量约有 一半发生在锅炉专业 而锅炉专业发生的事故 有 一半以上发生锅炉 四管 泄漏 故认真研究锅炉 四管 泄漏发生的原因和提出相应防范措施具有 非常重要的现实指导意义 特别是现在随着电力行 业的进一步改革 随着厂网分开 价上网的实施 电力行业为社会服务的深入开展 保证电厂设备的 安全运行具有重要的社会效益和经济效益 1 锅炉锅炉 四管四管 泄漏种类分析及防范措施泄漏种类分析及防范措施 锅炉承压部件管道泄漏种类繁多 泄漏的原因 也有许多种 本文主要从火力电厂锅炉四管泄漏案 例进行总结分析 原因分类主要有十五种 如 水冷 壁高温腐蚀 道焊接不良 装时遗留异物 气 磨损 计缺陷 胀不均 部冲刷 部冲刷 用管材 期过热 期过热 道受伤 部腐蚀 外部腐蚀 装不良 合效应等原因 本文主要对 水冷壁高温腐蚀进行详细分析 并提出卓有成效的 防范措施 对其他泄漏原因结合案例进行简单分 析 同时提出防范建议 1 1 水冷壁高温腐蚀 1 1 1 案例简介 山东南定热电厂 1 2炉是杭州锅炉厂设计 制造的 N G 410 9 8 M型高温高压自然循环 固态排渣煤粉炉 锅炉是单炉体负压炉膛 型露 天布置 膜式水冷壁 用四角布置双切园 366 798mm 燃烧 顺时针旋转 三层直流煤粉燃烧 器 其中中下层一次风集中布置 一次风喷口为船 体燃烧器 配有钢球磨中间储仓式热风送粉系统 在 1机组 1998年 3月进行小修 发现后墙水冷 壁偏南中层船体燃烧器至三次风喷头处水冷壁大 面积严重高温腐蚀 最严重的管壁厚度已减到 1 92mm 小修更换此范围水冷壁管段 33根 之后发 现其他墙水冷壁在喷燃器范围高度有着不同程度 的高温腐蚀现象 2炉水冷壁同样存在高温腐 蚀现象 1 1 2 分析原因 许多电厂水冷壁均存在不同程度高温腐蚀现 象 腐蚀部位通常在燃烧器位置上下 一次风集中 布置的电厂比较严重 燃用煤种含硫量高的电厂比 较严重 水冷壁向火侧管子较为严重 水冷壁高温 腐蚀主要是由于在管子表面形成了熔融的积灰层 局部高浓度的 H3 S对腐蚀有很大影响 锅炉缺氧 燃烧 主燃烧区形成强还原性气氛 HCL加剧对氧 化膜的破坏 炉膛动力场不好 炉内气流切圆直径 过大 致气流贴壁现象严重 分析南定热电厂锅炉水冷壁产生高温腐蚀有 两个原因 一是南定电厂工站燃煤含灰分高 挥发 分低 含硫量大 最高含硫有时达到 3 95 极易 二4 省过再 未裂 咬 焊 安 施运 环 成污 刘 永 火力发电厂锅炉 四管 泄漏分析原因及防范措施 37 产生还原性气份 煤粉颗粒大 R90达到 12 使 的煤粉颗粒大 于是颗粒未燃或未燃烬 又因炉膛 动力场不好 气流发生偏斜 一次风冲刷水冷壁 使 得水冷壁贴壁氧量不足 更容易引起高温腐蚀现 象 二是燃烧调整不当 致使在炉膛中心形成很大 的弱燃烧区 而水冷壁附近区域燃烧强烈 使水冷 壁温度偏高 加快高温腐蚀 1 1 3 防范措施 以上分析得出水冷壁高温腐蚀的主要原因是 入炉煤含硫量高 火焰中心偏移 煤粉气流冲刷水 冷壁 水冷壁贴壁氧气量不足 煤粉颗粒大等众多 因素 综合作用的结果 其中喷燃器范围水冷壁还 原性气氛高 氧气量不足 动力场不好 火焰冲刷水 冷壁为主要原因 特建议如下措施 1 1 3 1 严把入炉入厂的煤质量关 特别是高硫 煤 入炉煤含硫量尽量控制在设计值之内 最好 1 左右 若进高硫煤入炉之前必须进行掺烧 同 时运行调整制粉系统特别是粗细粉分离器 来控制 煤粉颗粒大小 使 R90控制在 10 以下 保证煤粉 能好燃烧和燃烬 1 1 3 2 运行加强对炉膛燃烧的调整 使火焰中 心不偏移 火焰不发生贴壁现象 由于 2 3角一 次风管较长且变曲度大 相同一次风压下 风速低 于 1 角 同时运行应调整好一 次风的配比 避免造成水冷壁局部缺氧 通过在一次风管道加 装风粉在线装置 对四角管道进行系数修正 能随 时的显示四角一次风的风速和煤粉浓度 以保证四 角一次风进入炉膛的一致性和均匀性 1 1 3 3 对一次风喷燃器进行改造 现在改造比 较多是将喷燃器改为浓淡型喷燃器 浓淡型燃烧 器是实现煤粉浓淡燃烧的主要设备 浓淡型燃烧 器一般分为垂直型和水平型两种 煤粉气流通过离 心力被分离成为两股含煤粉量不同的气流 向火侧 为煤粉浓度高的气流 背火侧为煤粉浓度低的气 流 浓煤粉气流因所需着火热少而加快着火速度 形成高煤粉浓度 高温和较高扰动的三高区利于浓 煤粉气流充分稳定的燃烧 淡煤粉气流在背火侧 以补充浓煤粉气流燃烧所需氧气 保证气流不会因 补氧不充足产生较多还原性气氛 同时 淡煤粉气 流减轻对水冷壁的冲刷 以次来遏止水冷壁高温 腐蚀 1 1 3 4 对水冷壁进行抗高温腐蚀渗铝处理 利 用检修机会将喷燃器范围高度的水冷壁进行渗铝 处理 以次隔绝水冷壁金属表面与还原性气氛的接 触 减缓水冷壁高温腐蚀速度 南定电厂对水冷壁 均进行了渗铝处理 防高温腐蚀效果良好 1 2 管道焊接不良 水冷壁 煤器 热器 热器锅炉主要使用 钢材设备 一台 300MW机组在四管使用的钢材就 几千吨 设备在制造 安装 检修时 可能因为责任 心不强 水平不高 时间紧迫 焊接位置不好 减少 程序等因素 使管道管口焊接不良 导致焊口发生 泄漏 造成焊接不良的主要原因是 焊工焊接水平不高 焊缝存在砂眼 融合 纹 边现象 使焊缝存在潜在的隐患 造成焊缝泄 漏后爆管 使用焊接方法不对 破口形式不对 焊 丝 条不对 焊前未预热焊后未热处理 焊缝强度 不够 1 3 安装时遗留异物 锅炉四管有成千上万个焊口 管道在制造 运 输 装 打压 检修时存在失误 在承压部件内部 留有异物 若异物将管道流通面积全部堵塞 管道 内部无法进行热循环 管道在高温烟气下短期过热 爆管 若异物未管道流通截面堵塞 汽水无法进行 正常的热循环 管道冷却不好 管道长时间过热 造 成爆管 1 4 设计缺陷 随着我国电力行业的飞速发展 大容量机组的 上马 火力发电厂在设计 工 营等方面在逐渐 走向成熟 锅炉四管因在设计方面发生问题在逐步 的减少 当然也存在一些特殊情况 特别是一些小 锅炉厂设计生产小容量锅炉 在一些方面不十分成 熟 存在一些设计缺陷 使得锅炉承压部件不能长 期稳定运行 给电厂留下了事故隐患 电厂只有利 用大小机会进行检查 分析和改造 以尽可能的减 少设计缺陷造成的影响 随着我国煤炭资源的逐 渐减少 保要求的提高 国家正在关闭和停上容 量小的 本高的 染严重的电厂 锅炉四管设计 缺陷隐患在逐步减少 1 5 烟气磨损 烟气磨损造成管道泄漏在锅炉四管泄漏中所 占比例相当大 如某电厂是哈锅生产的 1315 240 39型直吹式煤粉燃烧锅炉 额定蒸汽流量为 240t h 蒸汽压力 3 82Mpa 据统计该锅炉在 1987 漏 吹 再水 压 省低 屏 吊运安施 运 38刘 永 火力发电厂锅炉 四管 泄漏分析原因及防范措施 年至 1998年期间共发生锅炉四管泄漏共计 29次 因为烟气磨损造成的管道泄漏就有 19次 而且全 部发生在省煤器泄漏上 由此可见烟气磨损是造 成锅炉四管泄漏的一项重要因素 随着我们在这方 面的认识 采取相应的防范措施 因烟气磨损问题 造成的承压部件泄漏在大幅度的减少 烟气磨损主要是造成省煤器 过热器泄漏 因 为省煤器和过热器一般布置在尾部烟道和折烟角 部位 此处烟气流速较高 风较多 所以容易造成 管道磨损泄漏 1 6 外部冲刷 外部冲刷造成承压部件泄漏情况主要是因为 外部介质对管道进行外壁冲刷 比如锅炉蒸汽冲灰 器因安装位置不合适 灰器喷头变形或吹灰器退 不处 吹灰器对省煤器 过热器 水冷壁管进行冲 刷 导致泄漏所致 1 7 内部冲刷 管道内部介质对管壁进行冲刷也是管道泄漏 的一个原因 由于管内介质为高温高压汽水 汽水 流速很快 蒸汽流速能达到 30 50m s 高速介质 对管壁进行冲刷 特别是管道拐弯之处优为严重 由于省煤器管内高温水流速较慢 省煤器发生的内 部冲刷情况比较少 但过热器 热器弯头处 冷 壁大弯头发生内部冲刷情况比较多水冷壁冷灰斗 大弯头 1 8 膨胀不均 膨胀不均造成锅炉承压部件泄漏是电厂常见 的一种泄漏类型 主要原因是锅炉在设计或安装 时 疏忽了管道与管道附件或联结部位的膨胀系数 不一样 导致在运行中承压管道被管道附件或联结 部位拉裂 1 9 错用管材 锅炉承压部件使用什么钢材是根据管子所承 受的温度 力和流通的介质来选取的 一般情况 下锅炉水冷壁 煤器 温段过热器采用 20锅 炉钢 长期使用管壁温度应 500 高温段过热 器 式过热器 再热器采用 12CrlMoV 长期使用 管壁温度应 580 管壁温度超过 610 过热 器 再热器 屏过外圈管子使用钢 102 12Cr2MoVSi TiB 低碳低合金贝氏体型热强钢 钢 材 壁温在 600 620 超高压和亚临界锅炉的过 热器和再热器管有的也使用 13Cr3MoVSi TiB 11 低合金贝氏体热强钢 壁温在 650 的 再热器和过热器应使用奥式体不锈耐热钢如 1Cr19Ni9 相当于美国 ASTM A213 TP304 H钢 和 1Cr19Ni11Nb 承压部件管子用钢必须严格按照 标准和设计规定 不得违背客观规律 1 10 长期过热 长期过热是炉管长期处于高于允许管壁壁温 的环境中 其抗氧化性降低 管壁的氧化年腐蚀率 大幅度提高 同时炉管的机械性能 基本许用应力 和物理特性也降低 管子达不到所承受的应力 将 导致爆管 长期爆管爆口一般呈喇叭状 边缘比较 厚 与管壁相差不大 比如 12Cr1MoV钢当壁温 度在 580 时 其氧化腐蚀率为 0 052 0 050mm y 当温度为 600 时为 0 129 0 220mm y 比如 在 2 9 2条中由于错用管材 炉管长期过热爆管 例如屏式过热器使用材质为 12Cr1MoV钢 屏的 最外两圈使用抗氧化性更好的贝氏体型热强钢 12Cr2MoVSi TiB 管排用固定关卡进行固定 屏过 最外两圈管子进行强制循环 蒸汽出入口温差大 便于热传递 外圈管子先接触温度高的烟气 防止 内圈管子超温 若管排卡子脱落下滑 外圈管子变 形 使得内圈管子外露 必然使内圈管子长期过热 容易导致屏过爆管 1 11 短期过热 炉管内部热循环不畅 无法进行有效的热传 递 管子冷却不好 由于炉管处于高温烟气中 使管 壁温度大大超过其允许的最高温度 管材在高温 下其机械性能 物理特性 许用应力和抗氧化性将 大大降低 使炉管不能承受介质的内部压力 炉管 发生爆管 短期爆管爆口一般呈喇叭状 边缘相当 薄 一般情况下 炉管引起短期过热爆管的情况不 是很多 引起的原因有 管道内部有异物堵塞 管内 无法形成正常的热循环所致 管道 水冷壁 屏过 突出 接触高温烟气 管道吸收辐射热量聚增 管壁 温度陡升 炉管短期过热爆管 锅炉四管在安装时 注意安装质量 加强质检和验收 保证设备安装工 艺质量 设备检修时注重检查水冷壁拉盘和过热 器的卡板固定 不能脱出和滑落 1 12 管道受伤 锅炉四管在管子制作 装 输 装 工 检修 行中管材受伤 受伤的原因是多种多氧样 的 有的被硬件损伤 有的被电焊打伤 有的被工具 不 氧碱垢 压加 刘 永 火力发电厂锅炉 四管 泄漏分析原因及防范措施 39 损伤 有起吊脱落摔伤 有的炉膛结焦掉焦砸伤等 等 比如 2 9 1条过热器管错用钢材 原因是过热 器在设备安装或运输中该管受伤 更换管道错用管 材 又如某厂锅炉大修中 冷灰斗耐火塑料全部更 换 大修水压试验时水冷壁下联箱处大量漏水 停 止水压试验 检查发现前水冷壁下联箱入口管座 处 一水冷壁管有一大漏点 分析原因是在外包工 作队在拆除冷灰斗耐火塑料时没有按照要求使用 在靠近水冷壁附近使用风镐进行拆除旧耐火塑料 风镐将水冷壁管打穿 又如某厂大修中在水冷壁 防磨防爆检查时 发现在喷燃器两侧水冷壁管上有 几个小坑 进行焊补处理 分析原因是更换喷燃器 工作时 焊工不注意将水冷壁用电焊打伤 总上分 析 我们必须严格按照规程进行施工 控制过程管 理 同时提高职工的责任心 使工程保质保量完成 1 13 安装不良 设备在安装时存在质量问题 为设备长期稳定 运行留下隐患 发生的质量问题可谓多种多样 如 应顺列布置的管子安装成为错列布置 加剧管 子磨损导致泄漏 过热器安装时炉墙密封板应焊接 在鳍片上结果焊接在管子上 导致因膨胀将管道拉 裂等等 分析出现的主要原因不外乎有以下几方 面 一 现场安装人员素质低 对施工方案不清楚 未弄明白方案即施工 二 明白设计意图和原理 因为现场位置等原因随意改动设计 三 施工中偷 工减料 设备不满足设计要求 四 缩少工艺程序 设备存在隐患 因此我们在工程施工中应有符合 工程资质的队伍施工 严格按照施工方案和设计要 求进行施工 严格工作程序 控制过程管理 监利和 质检人员严格把关 尽量降低因设备安装质量造成 的设备问题和隐患 1 14 内部腐蚀 锅炉承压部件的内部腐蚀主要有四种形式 蒸 汽腐蚀 腐蚀 腐蚀 下腐蚀 一是蒸汽腐蚀 金属与蒸汽接触的表面形成 Fe3O4氧化膜 所生成的 Fe3O4氧化膜一定程度 上阻止蒸汽腐蚀的继续发展 对于碳钢温度大于 500 时这种氧化膜基本上不起作用 温度是影响 蒸汽腐蚀的主要因素 压力基本上不起作用 同时 在此过程中产生的氢原子穿入金属中与碳原子反 应 使钢材发生脱碳脆裂 当蒸汽管道水力偏差 管 秒 蒸汽腐蚀和脆裂现象降明显加快 二是氧腐 蚀 锅炉给水中的氧在电化学腐蚀过程中对阴极 起极化作用 是电化学腐蚀加快 温度越高 腐蚀越 快 氧腐蚀一般发生在省煤器内壁 破坏形式为点 状 防范措施 给水除氧 控制给水含氧量 控制省 煤器管中水速不小于 0 3m s 防止气泡在管壁上 滞留 三是碱腐蚀 水中的苛性钠含量在 1 3g l 时 金属表面形成薄而坚硬的膜 对金属起保护作 用 低温下 苛性钠浓度较高时 对金属腐蚀不大 当温度较高时 将加快电化学腐蚀 温度愈高 碱性 愈大 腐蚀愈强烈 四是垢下腐蚀 蒸发受热面内 壁有时沉积有氧化铁和氧化铜的水渣 高温下与铁 以电化学的方式发生反应 对钢材进行腐蚀 比如 长期备用的锅炉 由于立式过热器放不尽内部水 过热器内部腐蚀将相当严重 在锅炉停备时间较 长时应采取相应的措施 如热放水 缩空气吹 防腐剂等多种措施进行保护锅炉承压部件 1 15 外部腐蚀 锅炉承压部件的外部腐蚀主要有三种形式 第一种为管子外露 外部介质对管子进行长时 间腐蚀 比如承压部件外露 外界汽水和有腐蚀的 介质对管壁进行直接风化腐蚀 使管壁减薄 第二 种为高温腐蚀 即前述的水冷壁高温腐蚀情况 主 要是水冷壁周围有大量的还原性气氛 还原性气氛 与管材进行反应使管子腐蚀 第三种为 S的低温 腐蚀 燃料中的硫在燃烧中生成 SO2和 SO3 如果 锅炉受热面的壁温低于露点温度 SO3和水生成的 硫酸就会聚集在管子表面上 使金属腐蚀 当烟气 温度降到露点以下 硫酸就会聚集在飞灰的颗粒上 形成酸性污物即酸垢 对管材进行腐蚀 此类型腐 蚀一般发生在低温省煤器和低温预热器上 低温省 煤器的烟温比较低 一般在 300 400度 若尾部发 生漏风现象 局部烟温降低 1 16 综合效应 以上分析 15种锅炉受热面管道泄漏原因 只 是从泄漏原理比较典型的方面进行分析 许多管道 泄漏情况是多种因素造成的 可能是以上原因中两 种或两种以上原因所致 或有一种原起因而引起另 一种原因 从而导致管道泄漏 比如焊接不良 留 有缺陷泄漏后进行外部冲刷 管道爆管 2 总结总结 内流量减少导致壁温升高 流速降低 约降 10米 以上简单的分析了锅炉四管 下转第 42页 important significance Wit h t he deep reform of elec2 price policy electric power industry has achieved im2 Keywords boiler leakage analytic reasons preventive mea2 打 运 1结磨 of 42徐建波 孙 健 入厂煤机械化采样装置在褐煤中的应用 有无跑偏碰撞 滑等现象 传动装置的工作情况 发现问题及时调整 防止系统堵塞 5 随时观察出料粒度是否正常 用以确定破 碎机锤头的磨损情况和筛板是否完好 6 经常观察初级采样头切割器的停车位置 如果在定位开关及感应板完好的情况下偏离原始 位置较大 如配重块已过中心线 需要减小制动电 机的制动片间隙 7 经常观察二次给料机的出料情况 如果在 初级采样下次物料到达之前煤还没有处理完 需加 快输送机速度 3 2 手动操作 手动操作 不是为了采集子样 而是为了在设备检 修时单独启动某一设备 4 定期工作定期工作 4 1 检查切割器与皮带之间的间隙设计间隙约为 13mm 若小于 6mm或大于 13mm切割器的间隙 必须调整 因为切割器与皮带间隙太小 容易过度 磨损皮带 太大不能切净整个断面 使所采子样没 有代表性 调整方法 若间隙太低 可通过在切割器四个 支撑腿下面增加垫片来增加间隙 若间隙太大 可 通过在托辊上增加垫片来减少间隙 4 2 检查接近开关的感应板 目的使感应板在切割器后部刚离开皮带边缘 时 断开电源 如果需要调整 松开紧定螺钉 转动 感应板至相应的位置 重新拧紧螺丝 转动切割器 使其前部将要进入皮带 检查感应板是否仍然遮 住接近开关 如果继续转动切割器 感应板将离开 接近开关 如感应板不能按上述要求调整 可和厂 上接第 39页 泄漏的十六种主要类型 有的类型 从泄漏原因机理上进行分析 有的类型从运行检修 经验上分析受热面泄漏的原因 有的通过案例分析 找出泄漏原因同时提出相应的防范措施 通过对 锅炉承压部件泄漏进行分析 对锅炉四管安装 检 修 行提供参考和帮助 防止类似事故的频繁发 生 以降低锅炉四管的事故率 使设备得到 可控 在控 保证锅炉长期稳定安全经济运行 参考文献参考文献 岑可法等著 锅炉和热交换器的积灰 渣 损和 腐蚀的防止原理与计算 科学出版社 北京 1998 2 孙奉仲著 换热器的可溶性与故障分析导论 中国 家联系处理 4 3 定期润滑 5 改进措施改进措施 5 1 我们将原装进口的一体的感应头换成了分体 式的 处于稳定的考虑和记数的准确度的要求 5 2 将二级给料机支撑的棱形辊更换成了自己加 工的圆筒辊 更换以后 运行很稳定 效果很好 5 3 为了防止灰尘的外溢