锅炉水冷壁爆管分析及预防措施

锅炉水冷壁爆管分析及预防措施摘要：文章就锅炉水冷壁爆管原因在腐蚀、过热、磨损和焊接质量四个方面进行了分析，总结出各种爆管宏观现象的原因及产生机理，提出了预防措施和相关建议，对实际工程具有指导意义。

 关键词：水冷壁爆管预防措施

 1前言

 布置在炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面，称为水冷壁。它是工业和电站锅炉的主要蒸发受热面。水冷壁的主要作用是吸收炉内辐射热，将水加热成饱和蒸汽；保护炉墙，简化炉墙结构，减轻炉墙重量，使炉墙外表面温度降低；吸收炉内热量，把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度，减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣。[1]

 2水冷壁爆管的原因

 2.1腐蚀

 锅炉水冷壁管的腐蚀根据腐蚀部位和环境不同可分为水汽侧腐蚀和向火侧腐蚀两大类。

 2.1.1水汽侧腐蚀

 水汽侧腐蚀类型有碱腐蚀、酸腐蚀、氧腐蚀、氢损伤、应力腐蚀破裂、沉积物下腐蚀和腐蚀疲劳等。[2]

 （1）氢腐蚀

 爆口处有一些裂纹向外延伸，边缘为不平整的钝边，减薄不明

显，呈脆性破坏。内壁存在明显的垢层，部分垢物已经脱落。

 由于汽水品质不良，内壁结成以氧化铁为主的垢层，水垢的传热特性差，使垢下金属管壁温度升高，渗透到垢下的炉水会急剧蒸发，不能和炉管中的炉水相混合，结果使垢下炉水中的各种杂质浓度变得很高，产生游离的氢氧化钠，垢下浓缩的氢氧化钠溶液具有很强的腐蚀性，使炉管内壁表面的保护膜溶解，这部分钢与游离的氢氧化钠反应生成氢原子和亚铁酸钠，后者水解为fe3o2和氢原子。当h原子不能被水流带走，便开始向金属内部渗透，从而产生氢腐蚀。

 （2）蒸汽腐蚀

 水冷壁管频繁爆管均发生在卫燃带附近热负荷较高区域，当该区域管壁温度大于400℃，管内产生汽水分层或循环停滞时，就可能发生蒸汽腐蚀，反应均生成甲烷，甲烷在钢中的扩散能力很低，极易聚集在晶界原有的微观空隙内，随着反应不断进行，晶间上的甲烷量不断积聚增多，其分子很大，无法在钢中扩散，于是在晶粒间产生非常高的局部内压力，于是沿晶界生成晶间裂纹，进而产生微裂纹，使钢的性能急剧降低，无法承受运行中的工作压力，导致水冷壁爆管泄漏。

 （3）碱性腐蚀

 水质不符合标准，炉水中游离的naoh在这些包括氧化铁垢、硅酸盐垢和钙镁垢为主的多孔沉积物下因炉水蒸浓而形成很高浓度的oh-，使炉管金属发生垢下碱性腐蚀。没有水处理措施或对给水

和锅水的质量监督不严，造成管壁结垢，影响传热，导致管壁过热，强度降低；宏观表现为管子向火面内壁腐蚀坑凹凸不平，呈贝壳状，坑穴内无裂纹，泄漏口壁厚明显减薄；整根管子无管壁胀粗，内壁有明显积垢。随着腐蚀坑加深，管壁逐渐变薄，管道能承受的应力将逐步降低，最终导致爆管。

 2.1.2向火侧腐蚀

 向火侧水冷壁管腐蚀即高温腐蚀，根据高温腐蚀发生的原因及腐蚀产物成分的分析，煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀一般可以分为以下几种类型：硫酸盐型高温腐蚀、硫化物型高温腐蚀、氯化物型高温腐蚀以及还原性气氛引起的高温腐蚀。[3]

 2.2过热

 宏观表现为原始爆口呈喇叭状，边缘锋利且减薄严重，爆口有剪切唇，呈撕裂状，变形严重，内壁光滑，向火侧表面有一层黑色氧化皮，有明显塑性变形，呈韧性爆口。[4]

 爆管主要是由于短时急剧过热造成材料的高温强度降低，从而引起塑性变形和瞬间破裂，并不是长时间过热引起的蠕变失效开裂。很多情况是由于异物堵塞水冷壁管，造成管内介质流动不畅，被异物堵塞处水冷壁管不能得到可靠冷却，短时急剧过热造成材料的高温强度降低，从而引起瞬间破裂。我厂一号炉曾经出现过因水冷壁下联箱蒸汽推动管支架开裂、松动，造成对水冷壁管的堵塞。[5]

 2.3磨损

 水冷壁磨损的部位主要是在一次风口周围的水冷壁管，因风粉流冲刷磨损和吹灰器吹扫时的冲刷磨损等引发。 一次风喷口周围水冷壁管的磨损，是因为一次风粉混合物喷进炉膛时，如果喷燃器安装角度不恰当、设计切圆过大、喷嘴在运行中烧坏或变形以及稳燃设施布置不当等，都会使煤粉气流冲刷水冷壁管，引起管壁磨损减薄，以至漏泄。稳燃设施一般布置在一次风管出口附近，使高温烟气产生回流，如果布置不当，很容易使一次风射流贴壁，引起水冷壁磨损和结焦。

 3 预防措施

 加强运行管理，运行时认真操作，严禁锅炉超负荷运行，认真按规程升、降负荷，加强对管壁温度的监视，减少管壁超温。dcs 等系统的投用，不仅使电耗下降，而且煤粉颗粒更均匀，燃烧更安全，避免了燃烧不完全的煤粉颗粒冲刷水冷壁管引起磨损爆管。

 控制好一次风速和二次风速。如果一次风速太小，会造成煤粉着火距离喷燃口太近，在运行中，一次风总风压过低，就可能造成着火距离太近，从而引起燃烧器喷口的过热变形直至损坏。二次风风速太低也会造成着火距离太近，造成燃烧器喷口的损坏。煤种发生变化，煤质变好，挥发分提高后，一次风喷口的煤粉着火距离变近，运行人员如不能及时调整好一次风和二次风，以适应煤种的变化，会造成燃烧器损坏。

 严把化学技术监督，严格执行汽水品质跟班取样化验的规定，

保证良好的汽水品质。按锅炉停用时间长短采取不同的停炉保养措施，根据垢量、垢型和运行周期适时对锅炉进行酸洗，以保证水冷壁管的传热效果；加强吹灰管理，制定合理的吹灰程序、参数和吹灰周期，避免发生由于操作不当或吹灰设备存在缺陷而造成的受热面的吹损。

 低负荷运行时，上层一次风喷口冷却不够，未投用的一次风喷嘴，护板几乎处于干烧状态，得不到足够冷却，从而造成燃烧器的过热、变形直至损坏。运行中要加强运行控制调整。燃烧器选用的合金钢材料，满足锅炉正常运行时燃烧器耐磨损、耐高温的要求。将燃烧器内部烧损隔板更换为白钢板，同时在喷燃器出口区域的水冷壁管上加装护瓦，防止小油枪投入时水冷壁管直接接触高温火焰。利用机组停备及时对燃烧器内部进行检查，如有破损及时修复或更换隔板。

 提高焊接质量要加强焊工的技术培训，提高焊工技能水平和工作责任心外，还要严格按照技术规范，提高焊口无损检测的质量和水平。

 4建议

 (1)、及时排除灰渣或增加水冷壁的自由膨胀距离。

 (2)、加强对膨胀的监督,做好膨胀记录。锅炉膨胀指示不仅反映了锅炉受热面膨胀是否受阻，而且还反映了锅炉各受热面的水循环情况,膨胀情况是指导锅炉安全运行的重要依据。

 (3)、稳定燃烧,防止火焰偏斜使受热面受热不均匀。