锅炉四管泄漏原因分析及处理

再热器 水平管 组及集 箱 再热器 过渡管 组
进口集箱材质 水平管组材质 水平管组材质 过渡管组材质 垂直管组材质
SA106C 20G 15CrMoG 15CrMoG 15CrMoG 12Cr1MoVG SA-213T22 SA-213T91 12Cr1MoVG 逆列
设计壁温 371.1℃ 最高壁温 450℃ 最高壁温 500℃ 最高壁温 483℃ 最高壁温 552℃ 最高壁温 577℃ 最高壁温 586℃ 最高壁温 607℃ 设计壁温 553.9℃
再热器 垂直管 组及集 箱
垂直管组材质 垂直管组材质 垂直管组材质 出口集箱材质 布置方式
再热器
四管爆破泄漏的现象：
二、四管泄漏的区分及形成原因
1、省煤器管爆漏以后，会出现以下现象：汽包锅炉的汽包水位下降；给水流量不正常 地大于蒸汽流量；省煤器区有刺汽声；省煤器下部灰斗有湿灰或冒汽；省煤器后面两侧烟气 温差增大，泄漏侧烟温明显偏低等。 2、水冷壁管爆破以后，会有如下现象：汽包水位下降；蒸汽压力和给水压力均下降； 炉内有刺汽声；炉膛冒正压，有烟气从炉膛喷出；炉内燃烧火焰不稳或灭火；给水流量不正 常地大于蒸汽流量；锅炉排烟温度降低等。 3、过热器管爆管以后，在过热器爆管区域有刺汽声，蒸汽流量不正常地小于给水流量， 燃烧室冒正压，烟道两侧有较大的烟温差，过热器泄漏侧的烟温较低，过热器的汽温也有变 化。 4、再热器损坏的现象与过热器损坏的现象相似，其差别在于，再热器损坏时，在再热 器区域有刺汽声，同时，汽轮机中压缸进口汽压下降。
一、什么是四管泄漏
北海电厂锅炉的省煤器布 置在后烟井下部的低温区，由 一个与烟气成逆流布置的水平 管组和悬吊一级过热器水平管 组的引出管组成。采用大管径 顺列布置。水平管组由 φ 51×6mm、SA—210C钢管 组成，横向节距112.5mm， 二管圈并绕，沿炉宽布置186 片，由水平管组向上延伸成垂 直的前后两排悬吊管 （φ 60×8mm、SA— 213T12），横向节距225mm， 穿过顶棚分别进入省煤器出口 前后上联箱。
12Cr1MoVG：
十二铬一钼钒钢： 合金管的一种材质。主 要用途是用于制作锅炉 中的钢结构件，使用温 度达580℃，要求钢板 有较高的耐高温持久强 度。 12Cr1MoVG合金 管是在优质碳素结构钢 的基础上，适当加入一 种或数种合金元素，用 来提高钢的力学性能、 韧性和淬透性。
过热器
一、什么是四管泄漏
北海电厂300MW锅炉过 热器系统由顶棚过热器、包墙 管过热器、一级过热器（低温 过热器）、屏式过热器及二级 过热器（高温过热器）组成。 顶棚管处于炉膛和水平烟 道上部，包墙管为膜式结构， 屏式过热器位于炉膛上部，二 级过热器位于折焰角上方。布 置有两级减温水装置，一级减 温水装置布置在一级过热器出 口集箱到屏式过热器进口集 箱的连接管上，二级减温水装 置布置在屏式过热器出口集箱 到二级过热器进口集箱的导管 上， 一二级减温器均采用文 丘里式。
mm ------
----------------
SA-106C 逆列 15NiCuMoNb5
省煤器
一、什么是四管泄漏
型式 -----个 膜式水冷壁 76 4.581 mm -----60/6.5 SA106C SA-210C -----mm SA106C 5600 设计壁温 364.4℃ 设计壁温 398.8℃ 设计壁温 364.4℃
二、四管泄漏的区分及形成原因
四管爆破泄漏的原因：
1、水冷壁的爆破的原因：
300MW锅炉机组水冷壁爆破的主要原因有超温、腐蚀、磨损和膨胀不均匀拉裂等。 a、若炉膛燃烧发生在水冷壁附近，或粘墙燃烧时，该区域的热负荷将很高，它不但会引起水冷壁结渣，而且由于 该区域水冷壁汽化中心密集，则可能在管壁上形成连续的汽膜，即产生膜态沸腾。因此，传热系数急剧下降，传热恶化， 即产生了第一类传热危机。当出现这类现象时，管壁温度突然上升，会导致超温爆破。 b、管内垢下腐蚀，也称酸碱腐蚀，这是因为锅水中的酸性和碱性盐类破坏金属保护膜的缘故。 当锅水中有游离的NaOH时，锅水的pH值升高，引起碱性腐蚀。反应如下： Fe3O4 + 4NaOH = 2NaFeO2 + Na2FeO2 + 2H2O 当锅水中有MgCl2或CaCl2时，pH值降低，引起酸腐蚀。反应式如下： MgCL2 + 2H2O = Mg(OH)22HCl CaCl2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2HCl Fe + 2HCl = FeCL2 + H2↑ 当氢在垢与金属之间大量产生时，氢可扩散到金属中与其中的碳结合形成甲烷CH4，并在金属内部产生压力，引起 晶间裂纹，使金属产生脆性爆裂损坏。 c、磨损爆管。水冷壁管易受磨损的部位主要是一次风口喷口周围。另外，吹灰器的冲刷也可能使水冷壁爆管。 在一次风、粉混合物中，每千克空气中有0.2～0.8kg的煤粉，当一次风喷入炉膛时，如果燃烧器安装角度不对或 缩进太多，燃烧器喷口结渣、烧坏或变形，以及稳燃器安装不当等，都会使煤粉气流冲刷水冷壁管，使其磨损减薄导致 爆破。另外，如果吹灰前吹灰器未疏水，在吹灰时凝结水就要冲刷到水冷壁上，使其冷却龟裂，产生环状裂纹而损坏。 如进汽压力调节失控超过设计值，也会导致水冷壁磨损而爆管。
水循环回路数 循环倍率 外径/壁厚 水冷壁 及集箱 下集箱材质 上升管材质 上集箱材质 下集箱标高
水冷壁
下降管 及汽水 引出管
集中下降管数 外径/壁厚 分散引入管数 外径/壁厚 汽水引出管数 外径/壁厚 下降管、分散引入管材质 汽水引出管材质
根 mm/mm 根 mm/mm 根 mm/mm
4 φ 508/45 106 133/12 110 159/14 SA106C SA106C 设计壁温 364.4℃ 设计壁温 364.4℃
四管爆破泄漏的原因：
2、过热器和再热器的爆管：
ห้องสมุดไป่ตู้
二、四管泄漏的区分及形成原因
a、过热器和再热器通常布置在锅炉烟气温度较高的区域。由于工质吸热量大，受热面多，总有一部分受热面布置 在炉膛的上部，直接承受炉膛火焰的辐射，因此，其工作条件比较恶劣，热负荷较高，其受热面积大，流阻大，流量小， 其工质焓增通常比平均值大40～50%以上，所以很容易超温爆管。实际上超温也是过热器和再热器爆管的主要原因。 过热器管材在400℃以上高温和应力的长期作用下会发生蠕变，使管子胀粗而逐渐减薄，然后出现裂纹，当积累到 一定程度时即发生爆破。锅炉在正常运行时，过热器出现少量的蠕变是允许的，它不影响使用寿命。但如果过热器长期 超温，蠕变过程就加快，且超温越多，应力越高，蠕变也越快，会使管子在很短时间内就发生爆管。 b、影响过热器超温的原因首先是热偏差。在300MW机组的过热器管组中，偏差管的工质焓增和烟温偏差，严重时 可能使 偏差管壁温度比管组平均值高出50℃以上，因此偏差管容易发生爆管。 炉膛燃烧火焰中心上移也是造成过热器超温的主要原因之一。燃煤性质变差，如挥发分降低，煤粉变粗；炉膛漏 风增大；燃烧配风不当，过量空气系数过大；炉膛高度设计偏低；燃烧器布置偏高等，都会引起火焰中心上移，造成过 热器管超温。 炉膛卫燃带设计过多，运行时水冷壁管发生积灰或结焦而未及时清除，锅炉超负荷工况下运行等，会使炉膛出口烟 温升高，引起过热器超温。 c、高温腐蚀：烟气侧的高温腐蚀化学反应经过很多中间过程，但是实质上还是铁的氧化过程。过热器管内部腐蚀 和外部腐蚀的结果，使壁厚减薄，应力增大，以致引起管子产生蠕变，使管径胀粗，管壁更薄，最后导致应力损坏而爆 管。 d、其次，锅炉本体吹灰方式不当也容易导致过、再热器管壁磨损、变薄，从而导致爆管。
二、四管泄漏的区分及形成原因
四管爆破泄漏的原因：
3、省煤器的爆管：
省煤器爆管是电厂常见的事故之一，引起省煤器泄漏的原因有：给水品质不合格，给水中含氧量多，造成管子内壁 氧腐蚀损坏；给水温度和流量变化，引起管壁温度变化，造成管子热应力过大引起管子损坏；管子焊接质量不好，也会 使管子损坏；飞灰磨损，使管壁减薄，强度下降而损坏等。其中省煤器管的磨损是损坏的主要原因。 锅炉在燃用煤粉时，燃烧产物烟气中会带有大量飞灰颗粒，这些灰粒随着烟气冲刷受热面，不断撞击管壁，由于灰 粒具有一定的速度和动能，每一次撞击都会从金属管壁上削去极微小的金属屑，时间一长，管壁变薄，强度降低，结果 造成管子爆破，使受热面泄漏，这就是受热面的磨损过程。在对流受热面中往往又以省煤器受热面最严重。 锅炉负荷高低、漏风大小、燃烧完全程度等都会影响到磨损的程度。锅炉负荷增加，烟道漏风增加，都将导致烟 速的提高，因而加剧受热面的磨损。运行中如燃烧不良，飞灰中的含碳量增加，比灰粒更硬的焦碳粒就将加剧对受热面 的磨损。又如运行中由于受热面局部结渣或堵灰，使局部烟道堵塞，这必将使流通截面上的烟气流速增大，从而也加快 了对管子的磨损。
再热器系统由布置在竖井 前部烟道内的再热器水平管组、 过渡管组和垂直布置在水平烟 道后部的再热器垂直管组组成。 再热器水平管组入口有事故喷 水减温器，正常调温由烟气挡 板调节。 再热器系统流程：从高压 缸排出的蒸汽经由锅炉右侧单 根再热蒸汽管道引入再热器进 口集箱（φ 609.6 ×32，SA-106C），先通过布 置在尾部竖井前部的4个水平 管组，然后经过渡管组进入垂 直管组，最后汇集到再热器出 口集箱（φ 863.6×50mm， 12Cr1MoVG），由锅炉右侧 单端引出与再热蒸汽管道相接。
本台锅炉采用的水冷壁 是全焊式膜式水冷壁，它由光 管和扁钢鳍片焊接而成，光管 管径为60×6mm，炉膛四周 水冷壁鳍片是由10×10mm碳 素钢扁钢制成，折焰角膜式壁 鳍片是由21.2×6mm碳素钢扁 钢制成，管间节距为75mm， 管间节距主要受管子所受最大 热负荷的限制，要求扁钢的根 部热强度不超过允许值。
型式 受热面积 管径/壁厚 省煤器 及集箱 入口集箱材质 水平管组材质 引出管材质 出口集箱材质 布置方式 给水管道材料
光管 m
2
非沸腾式 1734 51/5（入口） 60/9（悬吊管） SA-106C SA-210C 12Cr1MoVG 设计壁温 371.1℃ 最高壁温 371℃ 设计壁温 525℃ 设计壁温 364.4℃
锅炉四管泄漏的预防及措施
黄贻冠
目录
一、什么是四管泄漏
二、四管泄漏的区分及形成原因
三、四管泄漏的处理及预防措施 四、锅炉本体吹灰方式的选择
一、什么是四管泄漏
水冷壁
过热器
再热器
省煤器
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 磨损的环境影响，在水与火之间调和，是矛盾集中的所在，所以很容易发生失效和泄漏问题。
一、什么是四管泄漏
顶棚进口集箱材质 顶棚过 热器及 集箱 顶棚管材质 顶棚中间集箱材质 型式 水平烟道侧墙下集箱材质 水平烟道侧墙管材质 包墙过 热器及 集箱 水平烟道侧墙上集箱材质 竖井烟道下集箱材质 竖井烟道包墙管材质 竖井烟道前墙上集箱材质 竖井烟道上集箱材质 进口集箱材质 水平管组材质 水平管组材质 出口管组材质 出口集箱材质 布置方式 进口集箱材质 屏式过 热器及 集箱 管组材质 SA-213T91 出口集箱材质 进口集箱材质 二级过 热器及 集箱 管组材质 管组材质 出口集箱材质 布置方式 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG SA-213T91 SA-335P91 顺列 最高壁温 578℃ 设计壁温 481.7℃ 设计壁温 445.0℃ 最高壁温 573℃ 最高壁温 599℃ 设计壁温 553.8℃ ---------------SA-106C 15CrMoG 12Cr1MoVG 焊接鳍片/拉稀管 SA106C 15CrMoG SA106C SA106C 15CrMoG 12Cr1MoVG SA106C SA106C SA-210C 15CrMoG 一级过 热器及 集箱 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 逆列 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 设计壁温 401.7℃ 最高壁温 563℃ 设计壁温 381.1℃ 设计壁温 482.2℃ 设计壁温 433.9℃ 设计壁温 370.0℃ 设计壁温 385.0℃ 最高壁温 445℃ 最高壁温 501℃ 最高壁温 504℃ 最高壁温 504℃ 设计壁温 486.7℃ 设计壁温 364.4℃ 设计壁温 482.2℃ 设计壁温 364.4℃ 设计壁温 482.2℃ 设计壁温 433.9℃