四管泄漏原因浅析

火力发电厂中，锅炉"四管"的安全稳定运行，直接与发电机组的安全稳定经济运行联系在一起。火电机组一旦发生"四管"泄漏就只有采取强迫停炉，进行抢修，严重影响火力发电厂的正常生产，造成巨大的经济损失。本文简要分析了锅炉"四管"泄漏的原因，结合宜宾发电总厂近年来的成功经验提出了防止锅炉"四管"泄漏的综合技术措施。

关键词："四管"泄漏原因防治

1前言

四川宜宾发电总厂总装机容量700MW，其中：豆坝电厂装机4台，容量300MW（2×50MW、2×100MW）；黄桷庄电厂装机2台，容量200MW（2×200MW）。

豆坝电厂装有4台哈尔滨锅炉厂设计制造的高温高压液态排渣炉。＃1、＃2炉为HG-230/100-3型；＃3、＃4炉为HG-410/100-2型。黄桷庄电厂装有2台东方锅炉厂设计制造的超高压中间再热、自然循环液态排渣炉，型号为DG670-540/13.7-Ⅱ型。

锅炉本体范围内的主要承压管件省煤器管、水冷壁管、过热器管、再热器管（以下简称"四管"）是火力发电厂锅炉的重要设备之一，分别承担着加热给水、蒸发给水、加热蒸汽、加热作功蒸汽的重要任务。在正常运行中，如果锅炉"四管"发生泄漏，就只有采取强迫停运而进行抢修。其泄漏严重影响了火力发电厂的正常生产，对发电厂以及电网危害极大，直接的经济损失为几十万及至上百万元。因跳闸进而停电造成用户的直接和间接损失就更大。"四管"泄漏严重威胁着火力发电厂机组的安全满发，"四管"隐患是火力发电厂机组的重大隐患。

随着四川及至西部水电网的不断扩展，大、中型水电站的不断建立，火电厂的生存不断受到冲击。今天，随着中国的入世，竞争日趋激烈，垄断行业的打破、电力行业的重组，给火电厂的安全运行提出了更高的要求。宜宾发电总厂1996年共发生"四管"泄漏16次，1998年发生2次，1999年发生1次，2000年发生2次。但在2002年12月至2003年11月这一年间，宜宾发电总厂共有22次不同原因的爆管事故。可见，防止锅炉"四管"泄漏，对于提高企业的经济效益、树立企业的形象、增大企业的竞争力，具有十分重大的意义。

2原因浅析

"四管"泄漏是指锅炉热交换受热面中的水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管四种受热面管由于过热、腐蚀、磨损等各种原因发生破裂的泄漏，导致炉管失效，引起锅炉事故停机。

造成锅炉"四管"泄漏、爆管的原因主要有以下几方面：

①长期运行中振动与磨损，主要是飞灰磨损，其次是机械磨损

②制造、安装与焊接的影响

③超温运行

④运行环境影响

⑤人为因素的影响

2.1磨损是锅炉"四管"泄漏的主要原因之一

磨损泄漏爆管主要发生在省煤器、低温过热器、低温再热器等烟温较低的尾部受热器上及喷燃器火嘴附近的水冷壁弯管。省煤器是很密集的管排，烟气在其中有较高的流速。如果炉烟中含有较多的灰粒，或在启动锅炉的过程中由于燃烧不完全而使大量煤粉随炉烟跑向尾部，都会加剧对省煤器的磨损速度。低温过热器、低温再热器的磨损一般发生在局部位置，对Π型布置的锅炉来说，靠炉坡墙的管子、管子的穿墙部位、管子弯头、管子与梳形卡的接触部位等处都可能存在磨损现象。

引起磨损的原因有：

2.1.1防磨盖板脱落

尾部受热器的前几排管子直接地受到烟气灰粒的冲刷，因此前几排管子的磨损较后面管排严重；局部位置的防磨盖板因固定方式不正确（直接点焊于管子上），防磨盖板与管子的膨胀量不一致，在运行中易发生变形、脱落，未得到及时的恢复完善，受热面管子受烟气的直接冲刷磨损（称飞灰磨损）而减薄管壁，及至发生爆管。

2.1.2局部烟速过高

在安装和检修受热面管排时，受热面管子的节距以及受热面管排与炉墙之间距离不符合设计要求，在管排与管排之间或管排与炉墙之间形成局部"烟气走廊"，或局部管子出列造成受热面管子积灰搭桥，引起局部烟速过高，从而加大该部位管子的磨损。

2.1.3炉墙密封不严

炉墙密封不严而漏风，特别是穿墙管在穿墙处密封不严，漏风形成涡流，这样会也造成管子的局部磨损。而漏风也会使后面的烟气流速增加，从而加大后面管排的磨损。

2.1.4实际燃用煤质的变化

为降低发电成本和充分利用能源，煤粉炉广泛燃用劣质无烟煤。实际燃用煤种因多种原因与设计煤种不完全一致，偏离设计煤种，发热量低、灰分增加、挥发分降低，造成烟气中的飞灰浓度增加，同样也会加剧受热面管排的磨损。

2.1.5锅炉炉型的影响

我厂锅炉均采用Π型布置。这种型号的锅炉烟气在进入尾部烟道时要转弯，造成烟气气流分层，灰粒离析，从而加大了后墙处的磨损。

2.1.6吹灰磨损的影响

吹灰器的投入，会造成吹灰器区域的管壁磨损。我厂曾因吹灰器运行中机械卡涩，致使吹灰器汽源只往一处吹刷，使管子磨损爆破的事故。因此对吹灰器的正常维护检修尤为重要。

2.1.7机械磨损

管排固定装置的松动、脱落也会造成"四管"泄漏。如固定受热面管子的拉钩、管卡、管夹管松动脱落，使管子与管子之间、管子与管夹管之间互相碰撞、磨擦而磨损。当管壁减薄到一定程度时，在内压的作用下，管子发生爆破。1998年，黄桷庄电厂一起前大屏管夹管爆管事故。在检查时发现前大屏所有管夹管及与之接触的前大屏管都存在磨损。分析为管子与管夹管之间互相碰撞、磨擦而磨损。后将管夹管改道，至今前大屏管和管夹管都无磨损。

2.2管子制造、安装、检修焊缝的质量是锅炉"四管"爆漏的第二大原因

安装、检修焊接质量问题造成焊接部位产生应力集中和接头机械性能下降等，如焊口的咬边、满溢、焊瘤、内凹（塌腰）、未焊透、夹渣、气孔、裂缝（包括热裂缝、冷裂缝和再热裂纹等），致使焊口处成为薄弱部位而造成爆管。异种钢焊接部位也是易造成爆管的部位，会在焊接接头处因热胀差发生环向的破裂。水冷壁管的泄漏部位主要就发生在焊口位置。

2.3管子的超温运行也是锅炉"四管"泄漏的重要原因

过热超温爆管是由于管子在超温的情况下力学性能下降。管子在压力的作用下发生塑性变形（粗大的蠕变裂纹），以至爆破。我厂黄桷庄电厂#21、#22炉是东方锅炉厂生产的DG670-540/13.7-11型液态排渣炉，存在左右烟温偏差大和烟气流量偏差大的问题，炉膛出口左右烟气温度偏差最高达80~100℃。烟气温度高和流量大的一侧管子容易超温过热，管子因热应力的增大而缩短使用寿命或直接发生损坏。我厂豆坝电厂#3、#4炉屏式过热器就因过热超温出现了"球化"现象，这都造成锅炉"四管"泄漏的隐患。

豆坝电厂#2炉在1999年的大修中,发现炉膛上方及屏过间的顶棚管在吊点间的管段下沉严重。在屏式过热器间搭架检查，发现甲往乙数第6屏过热器的甲侧第一根顶棚管向火面有一裂纹，裂纹周围有许多纵向皱裂，且管子胀粗严重；并且此管屏乙侧第一根顶棚管也有明显胀粗，表面有皱裂现象，侧得此管外径为42.3mm（此处管材为20Gφ38×4）。管子具有粗糙裂纹物征，减薄不多呈钝边，外壁有较多的受烟气腐蚀的短而粗的丝状应力腐蚀。金相分析表明：管子严重过热球化（向火面完全球化，背火面球化达6级），机械性能下降超标（抗拉强度实测为313.6MPa，标准为441MPa）。

顶棚管过热器大面积超温过热胀粗，分析原因如下：热态启动并汽是造成顶棚超温的主要因素。豆坝电厂前几年为适应调峰运行，常对#1炉、#2炉采用夜间停炉不停机的运行方式（多数停#2炉。据统计，2#炉在1997年大修后采用倒暖管并汽启动共有44次），而白天启动并汽均采用在锅炉点火的同时倒暖管（即用运行中的1#炉蒸汽逆向流动暖管），大量逆流蒸汽使#2炉集汽联箱压力迅速升高，从而压挤#2炉自身产生