【摘 要】 经过对“四管”泄漏的情况的统计，从飞灰磨损、焊接质量、超温、高温腐蚀、机械磨损等方面进行了原因分析，并提出了为防止“四管”泄漏所采取的管理及技术措施，实践证明取得了比较显著的效果。
【关键词】 锅炉 泄漏 分析 对策
1 概述
电厂锅炉泄漏以“水冷壁、过热器、再热器和省煤器”这四大管道（简称四管）泄漏为主，约占火力发电厂机组停运事故临时检修的60%。因此提高锅炉爆管原因分析水平，避免锅炉“四管”泄漏，成为火电机组安全、经济运行的关键。
国电邯郸热电厂共有3台200MW机组，锅炉为北京巴.威锅炉厂制造的B&WB—670/13.7—M超高压中间再热自然循环燃煤锅筒式锅炉。自1998年至2007年锅炉共发生“四管”泄漏事故22次，其中水冷壁、过热器和再热器的泄漏是主要问题，分别为6次、7次和8次，省煤器1次，分别占比例27.3%、31.8%、36.4%、4.5%。而分析其原因，见表1。
2 爆管情况及原因分析
2.1 飞灰磨损
飞灰磨损的机理是携带有灰粒和未完全燃烧燃料颗粒的高速烟气逐渐剥离掉微量的金属，从而使受热面管壁变薄。烟速越高、飞灰浓度越大，受热面的磨损越严重。我厂燃煤灰份呈逐年上升趋势，增大了汽水系统和风烟系统飞灰磨损。因此，在运行操作中：重视燃烧调整，保证合理的过剩空系数，避免不完全燃烧；控制飞灰浓度；在检修维护中：注意梳理管排，清理尾部烟道内的积灰及异物，恢复关卡及防磨护板等，避免产生烟气走廊，使飞灰对受损面的磨损降低。运行中应加强对烟气流速的控制可有效减轻飞灰对受热面的磨损；统计中因飞灰磨损造成的泄漏为1次。
2.2 焊接缺陷
焊接缺陷中焊接裂纹的危害最大。焊接裂纹是由于金属在应力下破裂所引起的一种缺陷。缺陷容易出现在焊口多的地方。如集制造时集中出现的箱角焊缝的原始焊口、安装焊口等应力集中的异种钢拼接部位。检修焊口集中出现在高温再热器的12Cr2MoWVTiB对接焊口部位。缺陷会形成裂纹引起泄漏占总数的32%（我厂因焊接缺陷造成的8次爆泄均为安装焊口），是引发泄漏的主要原因。提高焊接质量，加强焊口探伤是降低此类缺陷的有效途径。
2.3 超温
受热面过热后，管材金属发生金属组织变化，降低了机械性能，管子在内压力下发生塑性变形，最后导致超温爆破。经分析引起过热器超温爆管的主要原因如下：
（1）煤种变化引起过热器热负荷升高。燃煤的挥发份降低，使得煤粉在炉膛中着火困难，着火时间推迟。为防止锅炉灭火事故的发生，在喷燃器附近增设卫燃带，减少了炉膛内水冷壁的有效吸热面积；同时由于煤粉中含碳量增加，使煤粉燃尽的时间延长，造成炉膛火焰中心上移，水冷壁的蒸发吸热量相对减少，而过热器的热负荷相对大幅度增加，吸热量增加，在成各段过热蒸汽均有超温现象，管壁温度超过过热器材质的许用温度，引起爆管泄漏。
（2）减温水的设置和运行调整方法不当。由于运行中只监督一、二级减温后蒸汽温度不符合要求，而到过热器冷段出口的蒸汽，由于吸热路径长，在过热器热负荷普遍升高的情况下，屏式过热器入口到高温过热器冷段出口的温升超过设计值，高温过热器冷段出口的蒸汽温度也超过设计值，造成管壁超温爆裂。
2.4 腐蚀
锅炉管子的腐蚀主要为氧腐蚀、垢下腐蚀、高温腐蚀和低温腐蚀。因腐蚀在成“四管”泄漏5次，占泄漏总次数的20%，主要为垢下腐蚀。集中出现在水冷壁的前、后墙向火侧，在燃烧高温区焊口附近表现尤为突出。原因是凝汽器铜管断裂，使给水中含有过量的Fe2O3、CuO、CaO、MgO、SiO2等盐分和氧，锅炉汽水品质恶化，形成垢下的局部腐蚀环境。
高温再热器均存在较为严重的高温腐蚀，应在受热面防暴检查时作为重点检查内容。水冷壁也存在高温腐蚀现象，集中在水冷壁的左、右墙向火测，在燃烧高温区尤为突出。由于该区域处于还原性气氛，导致了灰熔点温度下降和灰沉积速度加快，从而引起高温腐蚀。
低温腐蚀主要发生在烟道尾部低温受热面，形成机理为燃煤中大部分硫燃烧后变为SO2，进一步氧化成SO3，当环境温度接近后低于酸露点和水蒸汽凝结温度时，SO2、SO3在管壁附着生成硫酸、亚硫酸而造成腐蚀。在运行中要严格控制排烟温度，减少低温腐蚀的发生。
2.5 磨损
我厂锅炉燃烧方式为四角切圆燃烧，煤粉从燃烧器喷入炉膛后形成切圆，呈螺旋上升，切圆直径越来越大，旋转速度减慢并垂直上升。烟灰在旋转流动时，粗粒径煤灰飞向外区。烟气到达炉膛上部后，受后水冷壁折焰角的影响，部分烟气转向，进入屏式过热器并与炉膛中心部分上浮的烟气汇合、上升。当烟气转向水平方向流动时，受到屏式过热器的导向作用，旋转受阻，烟气垂直转向水平方向流动，烟灰带有惯性沿管排流动。因此，突出于顺列管排外侧的管子易受磨损。
锅炉内煤粉在燃烧过程中，燃烧室内的烟气流动呈圆柱螺旋形垂直上升运动。灰粒因受离心力作用而向四周扩散，同时粗粒径飞灰转向外侧，使炉膛中间几乎形成无风区。随着灰粒旋转上升，炉膛中间部分的灰粒变细，浓度变小，外区飞灰粒径较粗且浓度较高，故过热器中间部位的管子磨损轻微，而两侧管子及包墙管过热器磨损严重。
2.6 材质不良
因材质不良造成受热面泄露7次，占泄露总数的28%，是造成受热面泄露的另一个主要原因。在2000年高温再热器的4次泄露检查和历次检修对受热面的防爆检查中发现，诱因为施工安装中材质错用以及国产12Cr2MoWVTiB钢管的抗氧化性、抗腐蚀性较差。
2.7 膨胀受阻
由于受热面管子工作温度、工作压力及受热面管子材质、规格变化较多，这样就不可避免地带来不同钢材膨胀系数不一、膨胀量不同等问题，造成相邻管子膨胀不均、管卡抑制膨胀产生的“四管”泄露。
3 采取的措施
3.1 水冷壁
针对水冷壁高温腐蚀：加强运行管理，合理调整燃烧配风，避免火焰中心偏移，防止贴壁燃烧，保持最佳过剩空气系数，改善炉内空气动力工况，改善烟气的还原性气氛；严格执行定期吹灰制度，严禁受热面超温运行；在检修中对存在高温腐蚀的区域进行喷涂，可对减轻水冷壁高温腐蚀起到良好作用。
针对炉膛结焦：加强燃料管理，合理进行燃煤配比，运行中合理调整配风，保持合适炉膛负压；对喷燃器进行了改造，把外二次风由轴向改为径向，提高了旋流强度，使喷燃器改造后起到了稳燃效果，降低了NOX。为稳定燃烧、消除炉底漏风，对炉底的密封系统进行改造，使火焰中心下移，燃烧稳定，炉膛结焦情况基本消除，同时也减轻了水冷壁、过热器、高温再热器的高温腐蚀。
3.2 省煤器
从历次锅炉检修和防爆检查情况分析，省煤器未见较大异常情况。对省煤器加装了防磨护板，采用阻流板等技术，消除和防止形成烟气走廊，避免了飞灰磨损。
3.3 过热器
针对过热器超温：a.对蒸汽侧进行调节。该厂装有2级减温器，分别串联在过热器之间，通过合理调整第1、2级减温水量，防止过热器管壁超温。为此，增加了1级减温调整门通流面积，合理加大1级减温水量，来降低通过屏式过热器、高温过热器冷段过热器管内蒸汽介质的温度，加强对过热器冷段管壁的冷却，以保证过热器出口蒸汽温度符合要求。b.对烟气侧进行调节。该调节主要是靠改变过热器的对流吸热量，通过改变经过过热器的烟气量和烟气温度来实现。在锅炉运行时，根据实际情况改变喷燃器的倾角和上、下排喷燃器的运行方式，从而调整火焰中心位移和炉膛出口烟温，并通过调节挡板，使流经过热器的烟气量发生变化达到调节蒸汽温度的目的。应注意喷燃器的运行方式和风量的调节，首先要满足燃烧的要求，烟气侧调节只能作为辅助手段。
针对过热器存在机械磨损：在检修中对存在机械磨损隐患的管卡进行割除，对磨损超标的管子进行更换，并在易受磨损处加装防磨护板。
针对使用材质不良：在锅炉屏式过热器的泄漏抢修是，更换了屏式过热器夹持管材质。采用12Cr1MoV替代15CrMo提高了设备的可靠性，针对国产12Cr2MoWVTiB钢管性能差、组织老化问题，在检修时更换为进口12Cr2MoWVTiB管，对组织老化部位进行割管检查，加强金属监督。
3.4 再热器
针对高温再热器高温腐蚀问题：在检修中高温再热器迎火面管材由12Cr2MoWVTiB变为SA-213TP304H，提高了管材等级，减缓了高温腐蚀速度，提高了高温再热器的可靠性。
针对高温再热器膨胀受阻问题：将高温再热器原子母扣式管卡改型为手铐式管卡；将弯出管排的管子割除，避免因管子变形出排、乱排导致的飞灰磨损和高温腐蚀加剧现象。
针对高温再热器磨损问题，检修时做到重点部位重点检查，对磨损严重的要进行及时换管，加装防磨护板避免飞灰磨损。
鉴于高温再热器存在问题较多，为消除泄漏隐患，在大修期间对高温再热器出口管组进行了改造，全部更换为SA-213T91钢材，提高了设备等级。
4 结语
以上分析了锅炉“四管”泄漏的原因，并提出了一些行之有效的改进措施，在实际应用中使锅炉“四管”泄露情况得到有效的控制，保证了锅炉机组的安全经济运行。