火力发电厂锅炉“四管”泄露的原因及防止措施

火力发电厂锅炉“四管”泄露的原因及防止措施

【摘要】水冷壁、过热器、再热器和省煤器合称为锅炉“四管”，锅炉”四管”泄漏占火力发电机组各类非计划停运原因之首，文章分析了“四管”泄露的原因与防止措施。对于发电厂防止锅炉“四管”泄露具有一定的指导意义。

【关键词】发电厂；锅炉；“四管”；泄露原因；防止措施

所谓锅炉”四管”是指锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器，传统意义上的防止锅炉四管泄漏，是指防止以上部位炉内金属管子的泄漏。锅炉四管涵盖了锅炉的全部受热面，它们内部承受着工质的压力和一些化学成分的作用，外部承受着高温、侵蚀和磨损的环境，在水与火之间进行调和，是能量传递集中的所在，所以很容易发生失效和泄漏问题。据历年不完全统计，锅炉”四管”泄漏占火力发电机组各类非计划停运原因之首。锅炉一旦发生”四管”泄露，增加非计划停运损失，增大检修工作量，有时还可能酿成事故，严重影响火力发电厂安全、经济运行。可见，防止锅炉四管漏泄是提高火力发电机组可靠性的需要，是提高发电设备经济效益的需要，也是创建一流火力发电厂的需要。本文就锅炉四管各种泄漏的成因进行分析并提出防范措施。

1 水冷壁管泄漏的原因与防止措施

在四管泄漏中,水冷壁管产生泄漏除设计、制造、安装的原因外,还与磨损、腐蚀、膨胀受阻、急冷、水循环不良等有关。

1.1 磨损

水冷壁管磨损主要发生在一次风喷口周围,是由风粉流冲刷和吹灰器吹扫时冲刷等引发的磨损。在一次风喷口周围水冷壁管发生磨损时,主要是喷燃器安装角度不恰当、设计切圆过大、喷嘴在运行中烧坏变形以及稳燃设施布置不当等,使煤粉气流冲刷水冷壁管,引起管壁磨损变薄,以至泄漏。

1.2 腐蚀

1.2.1 水冷壁管内壁腐蚀

当水冷壁管内有沉积物(垢或水渣)时,在这些沉积物下面会引起水冷壁腐蚀,这种腐蚀称为酸、碱腐蚀。这是因为炉水中的酸性、碱性盐类破坏了金属保护膜的缘故。

在锅炉正常运行的条件下,水冷壁管内壁常常覆盖一层Fe3O4保护膜,使水冷壁免受腐蚀。研究表明,当炉水pH值为9-10时,水冷壁管腐蚀速度最小,此时保护膜稳定性最高。pH值过高或过低易发生碱性或酸性腐蚀,使腐蚀速度加快。因此,在锅炉正常运行条件下,要求炉水pH值保持在9-10。

为防止水冷壁腐蚀,主要是加强化学监督,提高给水品质:a.尽量减少给水中的铜、铁含量,降低给水的碳酸盐碱度,减少炉水中游离的氢氧化钠,防止凝汽器泄漏；b.必须保持锅炉良好运行方式,保证连续排污、定期排污的正常进行,控制炉膛局部热负荷不要过高；c.对于新投运和运行一段时间后的锅炉,应按规定进行化学清洗等。

1.2.2 水冷壁管外壁高温腐蚀

水冷壁外壁高温腐蚀通常发生在高温高压锅炉热负荷高的区域,即喷燃器附近。防止水冷壁高温腐蚀方法为:

a.采用渗铝管；

b.加强燃烧调整,控制燃烧区的温度；

c.提高给水品质。

2 过热器、再热器泄漏的原因与防止措施

引起过热器泄漏的主要原因有磨损、超温和腐蚀。

2.1 磨损

过热器、再热器的磨损主要是飞灰冲刷磨损,通常发生在烟气走廊、烟气流速突变的局部位置附近,如蛇形管排的弯头及穿墙管部位,特别是卡子附近更容易发生局部冲刷磨损。因此,锅炉大、小修要重点检查对流过热器、再热器蛇形管排处的烟气走廊、穿墙管和卡子附近。对卡在蛇形管排中间的异物,如铅丝、铁板、撬棍、板手等,一旦发现,一定要认真检查异物附近的蛇形管有无局部磨损,并把异物取出。

2.2 超温

在过热器临时检修中,超温爆管占的次数最多,超温的原因主要是烟气侧温度高、工质侧流速低和管材的耐热度不够。

2.2.1 火焰中心上移

造成火焰中心上移的原因很多,如锅炉机组漏风(炉底、燃烧器区域、空气预热器漏风、制粉系统漏风等)、燃烧调整不当(风粉配合不好、火嘴投停层数不当)、煤质变差、煤粉变粗、火嘴安装角度不对、空气动力场偏斜、炉膛结焦、高加未投等都会造成火焰中心上移,炉膛出口烟温升高,飞灰含碳量增加,由此带来过热器、再热器超温,并使烟气通过的各部位磨损加剧,排烟温度升高。因为火焰中心对过热器、再热器区域的烟气温度水平影响很大,所以很多大型锅炉采用摆式燃烧器来调节过热汽温和再热器汽温。一般认为喷燃器的角度每改变1°,过热汽温能改变2℃。目前设计的摆动式燃烧器通常可以上下摆动20°,但摆动角度增大以后对锅炉运行的安全性、经济性不利,而且这种燃烧器不适用于难燃煤种,运行中易发生卡涩现象。

2.2.2 设计和安装不当

过热器设计和安装的质量对过热器超温有相当大的影响,例如同屏管数设计过多、质量流速偏低、火炬行程设计偏短、减温器设计不合理、钢材裕度不够、喷燃器安装角度不对、管内有异物堵塞等。另外,炉膛容积热负荷、断面热负荷选取不当、未燃带的面积设计偏大等都会使过热器超温。因此,必须在过热器运行、设计、安装等各个方面做好工作,同时利用大、小修的机会加强蠕胀检查,消除各部位漏风,使燃烧系统和有关设备完好,这样才能减少过热器超温爆管的发生。

2.3 腐蚀

过热器和再热器的高温腐蚀,主要发生在高温对流过热器和再热器出口部位的蛇形管上。高温腐蚀是由燃料中的硫和灰分中的碱金属(钠、钾)引起的。因为燃料在燃烧过程中,碱金属钠和钾的化合物会变成氧化钠与氧化钾,遇到温度较低的受热面时就会凝结在上面。而硫在燃烧时会氧化成三氧化硫,三氧化硫与氧化钠、氧化钾在受热面上化合成硫酸钠及硫酸钾,它们的熔点很低,附着在管壁上熔化时会把飞灰颗粒粘上变成较厚的一层积灰层。由于灰中含有氧化铁,因而促使烟气中的二氧化硫化为三氧化硫。在此条件下,碱金属的硫酸盐、氧化铁(包括管壁的氧化铁保护层)与三氧化硫形成复盐Na3Fe(SO4)3、K3Fe(SO4)3。这种盐熔点很低,在580-590℃就会熔化流走,从而破坏了氧化铁保护层,使管子受到腐蚀。防止腐蚀的方法:降低过热器及再热器的壁温,使其不超过580℃,则高温腐蚀的速度可以大大降低。燃烧时,采用低氧燃烧以减少三氧化硫的生成量,这样就可以降低高温腐蚀速度。

3 省煤器泄漏的原因与防止措施