“四管”泄漏原因分析及防范措施

“四管”泄漏原因分析及防范措施
摘要：在各火力发电厂中，“四管”泄漏是发电设备可靠性差的一个主要因素，一
旦发生“四管”泄漏事故，只有采取事故停炉进行抢修，严重影响火力发电厂的正
常运行，同时也造成巨大的经济损失。

据统计，受热面爆漏造成的非计划停运事
故占火力发电厂非停总数的30～40％，在一些老机组中更为严重。

所以防治“四管”泄漏成为火力发电厂安全经济运行的一个重要课题。

本文结合本厂及各兄弟
电厂发生的“四管”泄漏事故，简要分析了“四管”泄漏的原因，总结了防治“四管”
泄漏的一些技术措施。

关键词：“四管”泄漏；原因分析；措施；火力发电厂
1.前言
国电蚌埠发电有限公司#1、#2锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的
600MW-HG-1913/25.4-YM7型直流锅炉，锅炉为一次中间再热、超临界压力变压
运行带内置式再循环泵启动系统的直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全
钢架、全悬吊结构、π型布置。

30只低NOX轴向旋流燃烧器采用前后墙布置、对冲燃烧，6台HP1003中速磨煤机配正压直吹制粉系统。

锅炉设计过热蒸汽出口
温度571℃、出口压力25.40MPa，再热蒸汽出口温度569℃、出口压力4.21MPa。

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。

"四管"隐患是火力发电厂机组的重
大隐患。

据我国电力某集团公司统计，2013年一季度全公司一类障碍57次，火
电厂锅炉占30次，其中21次是锅炉"四管"泄漏，占锅炉障碍总数的70％，占该
集团公司一类障碍的36．8％，，而对其他运行时间较长电厂进行的统计：某厂
#1炉是由东方锅炉厂生产的DG220—9.8—Ⅰ型锅炉。

1991年6月30日安装投产。

自投产以来，锅炉受热面爆漏问题也较突出，一度时间，单台锅炉受热面爆漏次
数达整个电厂机组非计划停运次数的60%以上，特别是2001，2002年尤为突出。

我厂一期两台容量600MW机组自投入生产以来，发生"四管"泄漏事故两次，针对我厂及兄弟电厂发生的"四管"泄漏事故，通过会议、网络、电话等方式进行
交流、讨论、总结、分析了"四管"泄漏发生的原因并提出了防止锅炉"四管"泄漏
的综合技术措施。

2锅炉“四管”泄漏的原因分析
"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，造成锅炉"四管"泄漏、爆管的原因主要有以下几方面：
1）制造工艺，金属材料及安装、焊接工艺方面的影响：
若“四管”制造工艺及金属材料的采用不能满足长期高温高压的工作环境，或
设计裕度不够，引起的管道材料的蠕变及破坏；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。

如华能丹东电厂试生产期间锅炉受热面管道事故，制造及设计因素达8
次之多，占总数的80%。

爆管大多数为单根短时过热超温爆管。

其中属制造原因
的有：联箱内部存有制造时产生的金属机械加工残留物，造成爆管占3次，因弯
管应力损伤及钢管母材缺陷引发事故3次，共占总次数的60%。

属设计原因的有：因管排固定卡设计不合理，造成爆管、漏泄2次，占总次数的20%。

2）超温影响：
超温是高温受热面泄漏甚至爆破一个重要根源。

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。

锅炉高温受热面处于烟气温度较高的地方，且其中工质温度高，因此工作环境较差。

如其长期在超温10 — 20℃条件下运行，受热面金属寿命将会缩短一半。

因
此在运行时，应尽量避免其工作温度超过设计值，以保证锅炉的安全运行。

要防
止过、再热器超温，减少引起"四管"泄漏的几率，首先要找出引起超温的原因。

3）磨损是引起锅炉"四管"泄漏的重要原因：
由某电力集团公司所属发电厂各年份锅炉“四管”爆漏技术原因分类统计（如
下表）可以看出：由于磨损造成的锅炉“四管”爆漏事故占到了锅炉“四管”爆漏总
数的37％；
由于锅炉各受热面的工作环境极为恶劣，一方面是高温烟气的冲刷，另一方
面还要承受工作介质的高温、高压影响以及给水和蒸汽品质的影响；由于管壁腐
蚀或高温烟气冲刷，飞灰磨损等原因造成管壁减薄，各受热面的承高压、高温能
力下降，当达到金属材料的工作极限时，便会引起锅炉"四管"泄漏或者爆破，而
引起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
部受热器上及燃烧器、燃尽风、冷灰斗附近的水冷壁弯管。

究其原因，有如下几点：
a.飞灰磨损、烟气冲刷：飞灰磨损、烟气冲刷是造成受热面磨损、泄漏、爆
管的最重要原因之一。

试验表明，对于碳钢表面，冲击角为30°～50°的部位磨损
最严重，会在管壁表面造成一个磨损棱角。

同时在锅炉中，飞灰磨损、烟气冲刷
造成受热面爆管主要是因为该处存在烟气走廊。

b.吹灰器的投入，会造成管壁磨损问题：吹灰磨损的外形与飞灰磨损较为相象，管壁的金相也相似，通常只是机械性磨损，发生塑性破坏，管壁磨损处明显
减薄。

一般发生磨损爆管的地方都位于吹灰器的吹灰管排处，由于吹灰蒸汽也是
取至高温、高压的主蒸汽，长期固定的对受热面的某一部位进行吹扫、冲刷，同
时夹杂着飞灰颗粒，对受热面的磨损更为严重。

c.机械磨损：机械磨损的产生原因是受热面管排上的管卡常会因过热变形或
焊接不牢固而开焊，造成管子振动并与管卡相磨，或者水冷壁与其他相邻部件有
撞击或摩擦，使管壁磨损减薄，当管壁减薄到一定程度时，在内压的作用下，管
子发生爆破。

因此，可在管子表面发现有明显的机械摩擦痕迹。

4）引起锅炉“四管”泄漏的其他原因：
a．发生“四管”泄漏事故时未能及时处理，造成的事故扩大：因为锅炉受热面
承受高温高压，一旦爆管或漏泄，将对旁边的管子造成严重的威胁，经常发生锅
炉爆管后，爆口喷出的汽流将邻近管子壁厚冲刷减薄，造成联锁漏泄事故的发生。

华能某电厂发生的10次损坏事故中，共损坏受热面管19根，因被冲刷造成二次
损坏管数多达6根，占总数的32%。

b.腐蚀爆管：由于外部介质与受热面管子发生化学作用而引起的爆管称为腐
蚀爆管。

爆管按腐蚀发生的部位，可分为烟气侧腐蚀和水侧腐蚀爆管。

烟气侧腐
蚀主要由于燃烧用高水分、硫分的燃料时烟气中的SOn含量增加，腐蚀受热面的
外壁，从而使管壁变薄，在高温高压介质的作用下引起受热面泄漏、爆破。

c.由于其他原因引起的“四管”泄漏：由于受热面运行环境原因，运行方式调整，以及其他人为原因。

3 结束语
我公司领导高度重视锅炉四管的防磨防爆管理、设备部、运行部专业人员的
不断努力从管理上、运行调整、停机防磨防爆检查、缺陷处理跟踪、焊接质量控制，定期召开专业会议分析、讨论、总结经验等全方位的布控锅炉四管已取得非
常好的成绩。

两台锅炉从投产至今5年多的时间#1锅炉四管泄露停机2次，大大
低于同类型机组，#2锅炉至今没有发生四管泄露这在电力系统是非常罕见的。

这
是公司领导重视、专业员工不懈努力的结果。

我们将继续努力提高设备管理水平，降低减少锅炉四管泄露次数，力争做到锅炉零泄露。

参考文献：
[1] 《国电蚌埠发电有限公司2*600MW机组检修规程锅炉专业》
[2] 《火力发电厂金属材料选用导则》
[3] 《锅炉检验报告》。