電站鍋爐“四管”防磨防爆技術(shù)管理
發(fā)布時間：2024-12-23
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摘 要：本文從安全生產(chǎn)的角度出發(fā)，對“四管”爆漏的機(jī)理和失效特征進(jìn)行了分析；提出了防磨防爆的經(jīng)驗(yàn)措施；對超（超）臨界機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的新問題進(jìn)行了慎重思考，并提出了預(yù)防和改進(jìn)措施。為機(jī)組防磨防爆技術(shù)管理提供了有益的借鑒，為機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了重要保障。
鍋爐過熱器、再熱器、水冷壁及省煤器（簡稱“四
管”）的爆破泄漏事故一直是火力發(fā)電廠關(guān)注的焦點(diǎn)問題，更是導(dǎo)致非計劃停機(jī)的主要因素。雖然現(xiàn)在的鍋爐設(shè)備采取了很多預(yù)防措施，但是隨著舊機(jī)組服役時間的增加及新機(jī)組參數(shù)的提高，這類事故仍有逐年上升的趨勢。[1,2]
做為保障發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電網(wǎng)安全的重要手段，鍋爐“四管”的防磨防爆便更加受到各方重視。防磨防爆工作是一個綜合、系統(tǒng)的工程，涉及鍋爐、金屬、化學(xué)、熱工、焊接等專業(yè)。
因此，鍋爐“四管”的防磨防爆是火力發(fā)電企業(yè)技術(shù)工作的重中之重。
本文從技術(shù)管理的角度，就鍋爐“四管”爆漏機(jī)理及失效特征、“四管”防磨防爆措施、近年來超（超）
臨界機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的新問題等方面進(jìn)行了分析，并提出了切實(shí)可行的技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)。
01
1. 超溫過熱
超溫過熱爆管分為短期超溫和長期超溫。主要發(fā)生在鍋爐的高溫對流過熱器及高溫再熱器管段上，但當(dāng)點(diǎn)火時爐火、汽溫控制不嚴(yán)和尾部煙道再燃燒時，低溫過熱器管和省煤器管也會存在超溫過熱現(xiàn)象。
短期過熱是指當(dāng)管壁溫度超過材料的下臨界溫度時，材料強(qiáng)度明顯下降，在內(nèi)壓力作用下，發(fā)生的脹粗和爆管現(xiàn)象。短期過熱按過熱程度分為瞬時過熱爆管（溫度在Ac3 以上）、短期直接過熱爆管、小鼓包爆管。
短期過熱爆管的特征為管徑有明顯脹粗，管壁減薄呈刀刃狀；爆口較大呈喇叭狀，典型薄唇形爆破；爆口周圍管材硬度明顯升高。
長期過熱是指管壁溫度長期處于設(shè)計溫度以上而低于材料的下臨界溫度，超溫幅度不大但時間較長，管子力學(xué)性能急劇惡化，導(dǎo)致在較薄弱部位發(fā)生脆裂的爆管。長期過熱根據(jù)工作應(yīng)力水平可分為高溫蠕變型、應(yīng)力氧化裂紋型和氧化減薄型。
長期過熱爆管的特征：管徑?jīng)]有明顯的脹粗，管壁幾乎不減??；一般爆口較小，斷口呈顆粒狀，爆口周圍存在縱向開裂的氧化皮[3]。
2. 磨損
磨損爆管的特征為斷口處管壁減薄，呈刀刃狀；磨損表面平滑；金相組織無變化；管徑一般無變化。磨損主要分為吹灰器蒸汽吹損、機(jī)械磨損及煙氣飛灰磨損。
● 吹灰器吹損
吹灰器內(nèi)漏、吹灰器不旋轉(zhuǎn)、蒸汽帶水、蒸汽壓 力過高、噴嘴進(jìn)入爐膛的距離不足、桿與受熱面的不垂直等都容易造成受熱面管子吹損。發(fā)生在吹灰通道附近的鍋爐“四管”上。
● 機(jī)械磨損和損傷
管卡、支吊架松動；定位塊脫落；定位管、夾持管膨脹；管子彎曲出列等造成管卡與管子、管子與管子金屬間粘著磨損。主要發(fā)生在過熱器及再熱器管段， 在冷灰斗的水冷壁管段還容易發(fā)生爐膛落渣磨損。
● 飛灰沖刷產(chǎn)生的磨粒磨損
飛灰沖刷主要出現(xiàn)在對流受熱面，煙氣攜帶的灰份顆粒在尾部煙道中造成的沖刷較為嚴(yán)重。
雖然腐蝕爆管比例較低，但由于其具有突發(fā)性和不可預(yù)測性，一旦發(fā)生，往往造成大面積的受熱面損壞。腐蝕爆管的特征為管壁產(chǎn)生點(diǎn)狀或坑狀腐蝕，腐蝕形狀為典型的貝殼狀；腐蝕區(qū)的金相組織不發(fā)生變化；裂紋為橫斷面開裂，爆口寬而鈍。依據(jù)腐蝕的機(jī)理可分為水側(cè)腐蝕和煙氣側(cè)腐蝕[4]。
水側(cè)腐蝕主要指氧腐蝕、垢下腐蝕、氫損傷等。氧腐蝕（點(diǎn)蝕）容易發(fā)生在省煤器、過熱器及再熱器管段；垢下腐蝕主要發(fā)生在水冷壁和低溫過熱器管段；氫損傷主要出現(xiàn)在水冷壁管段。
煙氣側(cè)腐蝕主要是低溫硫腐蝕和高溫硫腐蝕。低溫硫腐蝕主要發(fā)生在省煤器管段；高溫硫腐蝕主要發(fā)生在水冷壁、過熱器及再熱器管段。
4. 熱疲勞
造成熱疲勞的原因有：爐膛使用水吹灰，管壁溫度急劇變化，產(chǎn)生熱沖擊；超溫導(dǎo)致管材的疲勞強(qiáng)度嚴(yán)重下降；基本負(fù)荷機(jī)組參與調(diào)峰運(yùn)行，頻繁啟停和變負(fù)荷運(yùn)行[3,6,7]。主要發(fā)生在鍋爐“四管”上。
02
每月定期召開“四管”防磨防爆小組工作會議， 通報近期“四管”防磨防爆檢查情況、吹灰器等相關(guān)設(shè)備維護(hù)情況、受熱面焊口及無損檢測情況，對發(fā)現(xiàn)的異常進(jìn)行分析；對入爐煤質(zhì)情況、鍋爐運(yùn)行汽溫情況， 爐水水質(zhì)記錄情況進(jìn)行通報；公布獎勵及考核內(nèi)容，并對下階段防磨防爆工作進(jìn)行統(tǒng)籌安排。
及時召開“四管”防磨防爆專題技術(shù)會議，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。分析設(shè)備存在問題，制定針對性措施和長遠(yuǎn)規(guī)劃；加強(qiáng)案例分析學(xué)習(xí)，汲取經(jīng)驗(yàn)，提高專業(yè)技術(shù)水平。
2. 逢停必檢、分區(qū)域落實(shí)責(zé)任
在“人”的方面，通過專項(xiàng)培訓(xùn)，使檢查人員能夠很好地掌握防檢工作的管理方法和工作經(jīng)驗(yàn)。
在“機(jī)”的方面，檢查人員配備必要的照明、測量、標(biāo)記、記錄、拍照工具。
在“環(huán)境”的方面，用高壓水對受熱面沖洗，可避免檢查遺留死角。
在“制度及管理”方面，“四管”防磨防爆小組成員，盡可能全員參與防磨防爆檢查活動。按照受熱面結(jié)構(gòu)和方便工作的原則劃分責(zé)任區(qū)。根據(jù)檢修工期的長短安排2～3次交換責(zé)任區(qū)進(jìn)行互查，防止出現(xiàn)漏檢。小組成員群體再進(jìn)行一次普查，充分發(fā)揮多人、多視角、多思路的檢查優(yōu)勢。對于檢查出的缺陷，以任務(wù)書的方式安排分析、處理，以便追溯，形成閉環(huán)管理。
3.建立健全“四管”技術(shù)臺賬
完善對設(shè)備的監(jiān)督和技術(shù)管理，以便總結(jié)“四管” 爆漏的規(guī)律性，積累技術(shù)監(jiān)督和管理經(jīng)驗(yàn)，把握重點(diǎn)防治部位，提出有效預(yù)防措施。
4. 加強(qiáng)吹灰裝置維護(hù)
運(yùn)行人員規(guī)范操作、合理控制參數(shù)，防止出現(xiàn)風(fēng)速過高、熱負(fù)荷過分集中、火焰偏斜、燃燒中心不合適、 煙溫偏差過大等問題導(dǎo)致的結(jié)焦、高溫腐蝕和對流受熱面超溫等事件。
03
● 鍋爐溫度和壓力參數(shù)提高，蒸汽溫度達(dá)到鋼材 的高溫氧化臨界值，使得過熱器及再熱器的高溫段極易產(chǎn)生蒸汽側(cè)高溫氧化腐蝕，從而導(dǎo)致氧化皮脫落堆積。因此，氧化皮剝落、堵管、爆管的防治已成為業(yè) 界關(guān)注的焦點(diǎn)。
● 大機(jī)組鍋爐必須考慮均流問題，若過熱器節(jié)流孔設(shè)置不合理，容易導(dǎo)致鍋爐管子溫差過大，局部管子超溫運(yùn)行。
● 壓力高，管子壁厚增大，焊接應(yīng)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大，易產(chǎn)生低周疲勞失效；管子內(nèi)徑小，汽水循環(huán)脆弱，管內(nèi)異物容易造成管子超溫、過熱乃至爆管失效。
● 爐膛尺寸和部件尺寸明顯增大，在高溫作用下，各類部件的膨脹量增大，結(jié)構(gòu)應(yīng)力必然增大，也易產(chǎn)生低周疲勞失效。
● 鍋爐受熱面布置密度大，受熱面結(jié)構(gòu)復(fù)雜化， 管子之間的碰磨的可能性增加，煙氣粉塵產(chǎn)生的沖刷磨損問題也復(fù)雜化。
2. 配煤摻燒，“四管”爆漏幾率增大
04
（2）防磨防爆技術(shù)管理是個系統(tǒng)工程，只有建立防磨防爆體制，重視運(yùn)行的規(guī)范操作和精確控制，重視設(shè)備的更新改造，規(guī)范細(xì)致地開展防磨防爆檢查工作，才能逐漸提高鍋爐設(shè)備的健康水平，將鍋爐“四管” 泄漏降到較低。
（3）隨著超（超）臨界機(jī)組的運(yùn)行，新材料、新結(jié)構(gòu)、 新工藝的應(yīng)用，涌現(xiàn)出了大量的新課題，防磨防爆技術(shù)管理需不斷的更新檢查工藝和方案，杜絕檢查死角，并加強(qiáng)人員的技術(shù)交流，才能滿足防磨防爆工作日益提高的技術(shù)要求。
