鍋爐四管泄漏原因分析及處理（課堂PPT）

1、黃貽冠鍋爐四管泄漏的預(yù)防及措施鍋爐四管泄漏的預(yù)防及措施目錄一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏二、四管泄漏的區(qū)分及形成原二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因因三、四管泄漏的處理及預(yù)防措三、四管泄漏的處理及預(yù)防措施施四、鍋爐本體吹灰方式的選擇四、鍋爐本體吹灰方式的選擇水冷壁過熱器再熱器省煤器一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏 所謂鍋爐“四管”，是指鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器；傳統(tǒng)意義上的防止鍋爐四管泄漏，是指防止以上部位爐內(nèi)金屬管子的泄漏。鍋爐四管，涵蓋了鍋爐的全部受熱面，它們內(nèi)部承受著工質(zhì)的壓力和一些化學(xué)成分的作用，外部承受著高溫，侵蝕和磨損的環(huán)境影響，在水與火之間調(diào)和，是矛盾集中的所在，所

2、以很容易發(fā)生失效和泄漏問題。省煤器一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏 北海電廠鍋爐的省煤器布置在后煙井下部的低溫區(qū)，由一個與煙氣成逆流布置的水平管組和懸吊一級過熱器水平管組的引出管組成。采用大管徑順列布置。水平管組由516mm、SA210C鋼管組成，橫向節(jié)距112.5mm，二管圈并繞，沿爐寬布置186片，由水平管組向上延伸成垂直的前后兩排懸吊管（608mm、SA213T12），橫向節(jié)距225mm，穿過頂棚分別進入省煤器出口前后上聯(lián)箱。水冷壁一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏 本臺鍋爐采用的水冷壁是全焊式膜式水冷壁，它由光管和扁鋼鰭片焊接而成，光管管徑為606mm，爐膛四周水冷壁鰭片是由10

3、10mm碳素鋼扁鋼制成，折焰角膜式壁鰭片是由21.26mm碳素鋼扁鋼制成，管間節(jié)距為75mm，管間節(jié)距主要受管子所受最大熱負(fù)荷的限制，要求扁鋼的根部熱強度不超過允許值。過熱器一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏 北海電廠300MW鍋爐過熱器系統(tǒng)由頂棚過熱器、包墻管過熱器、一級過熱器（低溫過熱器）、屏式過熱器及二級過熱器（高溫過熱器）組成。 頂棚管處于爐膛和水平煙道上部，包墻管為膜式結(jié)構(gòu)，屏式過熱器位于爐膛上部，二級過熱器位于折焰角上方。布置有兩級減溫水裝置，一級減溫水裝置布置在一級過熱器出口集箱到屏式過熱器進口集箱的連接管上，二級減溫水裝置布置在屏式過熱器出口集箱到二級過熱器進口集箱的導(dǎo)管上，

4、 一二級減溫器均采用文丘里式。12Cr1MoVG： 十二鉻一鉬釩鋼：合金管的一種材質(zhì)。主要用途是用于制作鍋爐中的鋼結(jié)構(gòu)件，使用溫度達580，要求鋼板有較高的耐高溫持久強度。 12Cr1MoVG合金管是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加入一種或數(shù)種合金元素，用來提高鋼的力學(xué)性能、韌性和淬透性。再熱器一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏 再熱器系統(tǒng)由布置在豎井前部煙道內(nèi)的再熱器水平管組、過渡管組和垂直布置在水平煙道后部的再熱器垂直管組組成。再熱器水平管組入口有事故噴水減溫器，正常調(diào)溫由煙氣擋板調(diào)節(jié)。 再熱器系統(tǒng)流程：從高壓缸排出的蒸汽經(jīng)由鍋爐右側(cè)單根再熱蒸汽管道引入再熱器進口集箱（609.632，S

5、A-106C），先通過布置在尾部豎井前部的4個水平管組，然后經(jīng)過渡管組進入垂直管組，最后匯集到再熱器出口集箱（863.650mm，12Cr1MoVG），由鍋爐右側(cè)單端引出與再熱蒸汽管道相接。 二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因四管爆破泄漏的現(xiàn)象： 1、省煤器管爆漏以后，會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：汽包鍋爐的汽包水位下降；給水流量不正常地大于蒸汽流量；省煤器區(qū)有刺汽聲；省煤器下部灰斗有濕灰或冒汽；省煤器后面兩側(cè)煙氣溫差增大，泄漏側(cè)煙溫明顯偏低等。 2、水冷壁管爆破以后，會有如下現(xiàn)象：汽包水位下降；蒸汽壓力和給水壓力均下降；爐內(nèi)有刺汽聲；爐膛冒正壓，有煙氣從爐膛噴出；爐內(nèi)燃燒火焰不穩(wěn)或滅

6、火；給水流量不正常地大于蒸汽流量；鍋爐排煙溫度降低等。 3、過熱器管爆管以后，在過熱器爆管區(qū)域有刺汽聲，蒸汽流量不正常地小于給水流量，燃燒室冒正壓，煙道兩側(cè)有較大的煙溫差，過熱器泄漏側(cè)的煙溫較低，過熱器的汽溫也有變化。 4、再熱器損壞的現(xiàn)象與過熱器損壞的現(xiàn)象相似，其差別在于，再熱器損壞時，在再熱器區(qū)域有刺汽聲，同時，汽輪機中壓缸進口汽壓下降。 二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因二、四管泄漏的區(qū)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鍋爐機組水冷壁爆破的主要原因有超溫、腐蝕、磨損和膨脹不均勻拉裂等。 a、若爐膛燃燒發(fā)生在水冷壁附近，或粘墻燃燒時，該區(qū)域的熱負(fù)荷將很高，它不但

7、會引起水冷壁結(jié)渣，而且由于該區(qū)域水冷壁汽化中心密集，則可能在管壁上形成連續(xù)的汽膜，即產(chǎn)生膜態(tài)沸騰。因此，傳熱系數(shù)急劇下降，傳熱惡化，即產(chǎn)生了第一類傳熱危機。當(dāng)出現(xiàn)這類現(xiàn)象時，管壁溫度突然上升，會導(dǎo)致超溫爆破。 b、管內(nèi)垢下腐蝕，也稱酸堿腐蝕，這是因為鍋水中的酸性和堿性鹽類破壞金屬保護膜的緣故。 當(dāng)鍋水中有游離的NaOH時，鍋水的pH值升高，引起堿性腐蝕。反應(yīng)如下：Fe3O4 + 4NaOH = 2NaFeO2 + Na2FeO2 + 2H2O 當(dāng)鍋水中有MgCl2或CaCl2時，pH值降低，引起酸腐蝕。反應(yīng)式如下：MgCL2 + 2H2O = Mg(OH)22HClCaCl2 + 2H2O =

8、 Ca(OH)2 + 2HCl Fe + 2HCl = FeCL2 + H2 當(dāng)氫在垢與金屬之間大量產(chǎn)生時，氫可擴散到金屬中與其中的碳結(jié)合形成甲烷CH4，并在金屬內(nèi)部產(chǎn)生壓力，引起晶間裂紋，使金屬產(chǎn)生脆性爆裂損壞。 c、磨損爆管。水冷壁管易受磨損的部位主要是一次風(fēng)口噴口周圍。另外，吹灰器的沖刷也可能使水冷壁爆管。 在一次風(fēng)、粉混合物中，每千克空氣中有0.20.8kg的煤粉，當(dāng)一次風(fēng)噴入爐膛時，如果燃燒器安裝角度不對或縮進太多，燃燒器噴口結(jié)渣、燒壞或變形，以及穩(wěn)燃器安裝不當(dāng)?shù)?，都會使煤粉氣流沖刷水冷壁管，使其磨損減薄導(dǎo)致爆破。另外，如果吹灰前吹灰器未疏水，在吹灰時凝結(jié)水就要沖刷到水冷壁上，使其冷

9、卻龜裂，產(chǎn)生環(huán)狀裂紋而損壞。如進汽壓力調(diào)節(jié)失控超過設(shè)計值，也會導(dǎo)致水冷壁磨損而爆管。二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因四管爆破泄漏的原因：2、過熱器和再熱器的爆管： a、過熱器和再熱器通常布置在鍋爐煙氣溫度較高的區(qū)域。由于工質(zhì)吸熱量大，受熱面多，總有一部分受熱面布置在爐膛的上部，直接承受爐膛火焰的輻射，因此，其工作條件比較惡劣，熱負(fù)荷較高，其受熱面積大，流阻大，流量小，其工質(zhì)焓增通常比平均值大4050%以上，所以很容易超溫爆管。實際上超溫也是過熱器和再熱器爆管的主要原因。 過熱器管材在400以上高溫和應(yīng)力的長期作用下會發(fā)生蠕變，使管子脹粗而逐漸減薄，然后出現(xiàn)裂紋，當(dāng)積累到

10、一定程度時即發(fā)生爆破。鍋爐在正常運行時，過熱器出現(xiàn)少量的蠕變是允許的，它不影響使用壽命。但如果過熱器長期超溫，蠕變過程就加快，且超溫越多，應(yīng)力越高，蠕變也越快，會使管子在很短時間內(nèi)就發(fā)生爆管。 b、影響過熱器超溫的原因首先是熱偏差。在300MW機組的過熱器管組中，偏差管的工質(zhì)焓增和煙溫偏差，嚴(yán)重時可能使 偏差管壁溫度比管組平均值高出50以上，因此偏差管容易發(fā)生爆管。 爐膛燃燒火焰中心上移也是造成過熱器超溫的主要原因之一。燃煤性質(zhì)變差，如揮發(fā)分降低，煤粉變粗；爐膛漏風(fēng)增大；燃燒配風(fēng)不當(dāng)，過量空氣系數(shù)過大；爐膛高度設(shè)計偏低；燃燒器布置偏高等，都會引起火焰中心上移，造成過熱器管超溫。 爐膛衛(wèi)燃帶設(shè)計

11、過多，運行時水冷壁管發(fā)生積灰或結(jié)焦而未及時清除，鍋爐超負(fù)荷工況下運行等，會使?fàn)t膛出口煙溫升高，引起過熱器超溫。 c、高溫腐蝕：煙氣側(cè)的高溫腐蝕化學(xué)反應(yīng)經(jīng)過很多中間過程，但是實質(zhì)上還是鐵的氧化過程。過熱器管內(nèi)部腐蝕和外部腐蝕的結(jié)果，使壁厚減薄，應(yīng)力增大，以致引起管子產(chǎn)生蠕變，使管徑脹粗，管壁更薄，最后導(dǎo)致應(yīng)力損壞而爆管。 d、其次，鍋爐本體吹灰方式不當(dāng)也容易導(dǎo)致過、再熱器管壁磨損、變薄，從而導(dǎo)致爆管。二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因四管爆破泄漏的原因：3、省煤器的爆管： 省煤器爆管是電廠常見的事故之一，引起省煤器泄漏的原因有：給水品質(zhì)不合格，給水中含氧量多，造成管子內(nèi)壁氧

12、腐蝕損壞；給水溫度和流量變化，引起管壁溫度變化，造成管子熱應(yīng)力過大引起管子損壞；管子焊接質(zhì)量不好，也會使管子損壞；飛灰磨損，使管壁減薄，強度下降而損壞等。其中省煤器管的磨損是損壞的主要原因。 鍋爐在燃用煤粉時，燃燒產(chǎn)物煙氣中會帶有大量飛灰顆粒，這些灰粒隨著煙氣沖刷受熱面，不斷撞擊管壁，由于灰粒具有一定的速度和動能，每一次撞擊都會從金屬管壁上削去極微小的金屬屑，時間一長，管壁變薄，強度降低，結(jié)果造成管子爆破，使受熱面泄漏，這就是受熱面的磨損過程。在對流受熱面中往往又以省煤器受熱面最嚴(yán)重。 鍋爐負(fù)荷高低、漏風(fēng)大小、燃燒完全程度等都會影響到磨損的程度。鍋爐負(fù)荷增加，煙道漏風(fēng)增加，都將導(dǎo)致煙速的提高，

13、因而加劇受熱面的磨損。運行中如燃燒不良，飛灰中的含碳量增加，比灰粒更硬的焦碳粒就將加劇對受熱面的磨損。又如運行中由于受熱面局部結(jié)渣或堵灰，使局部煙道堵塞，這必將使流通截面上的煙氣流速增大，從而也加快了對管子的磨損。三、預(yù)防四管泄漏的措施三、預(yù)防四管泄漏的措施四管爆破泄漏的預(yù)防措施：1、水冷壁爆管的處理及防治 處理： 如果水冷壁管爆管不甚嚴(yán)重，不致于在短期內(nèi)擴大事故，且在適當(dāng)加強給水后能維持汽包正常水位時，可采取暫時減負(fù)荷運行，但在這段時間內(nèi)，應(yīng)加強監(jiān)視，密切注意事故發(fā)展情況。如果爆管嚴(yán)重，無法保持汽包正常水位，或燃燒不穩(wěn)定，事故擴大很快，則應(yīng)立即停爐。此時，鍋爐引風(fēng)機應(yīng)繼續(xù)運行，抽出爐內(nèi)蒸汽。

14、停爐后如加強給水汽包水位可以維持，則應(yīng)盡力保持水位；否則應(yīng)停止給水。為提高水冷壁管的運行安全性和可靠性，應(yīng)根據(jù)其爆管的原因，采用不同方法防治。 預(yù)防： a、 超溫爆管的防治：為了防止傳熱惡化，首先應(yīng)降低受熱面的熱負(fù)荷。在運行時應(yīng)調(diào)整好燃燒火焰中心位置，不能出現(xiàn)貼墻燃燒。設(shè)計時可采取減小水冷壁管徑，增加下降管截面等，提高水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量流量，提高2值；也可在蒸發(fā)管內(nèi)加裝擾流子，采用來復(fù)線管或內(nèi)螺管等，使流體在管內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的擾動邊界層，提高2。（注：2管子內(nèi)部對工質(zhì)的放熱系數(shù)：kW/(m2)。 為了防止出現(xiàn)循環(huán)故障帶來的超溫爆管，除要求燃燒穩(wěn)定，爐內(nèi)空氣動力狀況良好，爐內(nèi)熱負(fù)荷均勻外，還應(yīng)避免

15、鍋爐經(jīng)常在低負(fù)荷下運行，而且設(shè)計時水冷壁管組的并列管根數(shù)不能太多，管子組合亦應(yīng)合理。 b、 腐蝕防治： 為了防治水冷壁管的垢下腐蝕，應(yīng)加強化學(xué)監(jiān)督，提高給水品質(zhì)，保證鍋水品質(zhì)，盡量減少給水中的雜質(zhì)和鍋水的NaOH含量，防止凝汽器泄漏，保證鍋爐連續(xù)排污和定期排污的正常執(zhí)行。對水冷壁管應(yīng)定期割管檢查，并根據(jù)情況進行化學(xué)清洗和沖洗等。 為防止水冷壁的管外腐蝕，應(yīng)改善燃燒，煤粉不能過粗，避免火焰直接沖刷墻壁，過?？諝庀禂?shù)不宜過小，以改善結(jié)積物條件。控制管壁溫度，防止?fàn)t膛局部熱負(fù)荷過高，以防水冷壁溫度過高，加劇腐蝕。保持爐膛貼墻為氧化氣氛，沖淡SO2的濃度，以降低腐蝕速度。也可以在水冷壁管表面采用熱浸滲

16、鋁技術(shù)，提高其抗腐蝕性能。三、預(yù)防四管泄漏的措施三、預(yù)防四管泄漏的措施四管爆破泄漏的預(yù)防措施：2、過熱器管和再熱器管爆破的處理及防治 處理：過熱器管或再熱管爆破時，應(yīng)及時停爐，以免破口噴出的蒸汽將鄰近的管子吹壞，致使事故擴大，檢修時間延長。只有在損壞很小，不會危及其它管子損壞時，才可以短時間運行經(jīng)調(diào)度協(xié)調(diào)過后再停爐。 預(yù)防：a、超溫爆管的防治：引起過熱器和再熱器管超溫的原因，歸結(jié)起來有三個方面，即煙氣側(cè)溫度高，管內(nèi)工質(zhì)流速低，管材耐熱度不夠(包括錯用管材)。為了防止超溫，應(yīng)減小管組熱偏差。為了防止燃燒火焰中心上移引起過熱器管超溫，除了鍋爐設(shè)計應(yīng)保證爐膛及燃燒器布置高度適當(dāng)外，在運行中應(yīng)注意燃燒

17、器的配風(fēng)、內(nèi)外二次風(fēng)的旋流強度應(yīng)當(dāng)合理，因此，應(yīng)根據(jù)煤種的不同，通過觀察兩側(cè)壁溫的變化，來調(diào)整燃燒器的內(nèi)、外二次風(fēng)盤；爐膛負(fù)壓不能太大，以免漏風(fēng)過大；注意調(diào)節(jié)汽溫；同時應(yīng)注意及時清除受熱面的積灰和結(jié)焦，特別是過熱器本身的積灰和結(jié)焦，因為過熱器積灰和結(jié)渣不但使傳熱惡化，而且容易形成煙氣走廊，加大管組的熱偏差，同時造成走廊兩側(cè)的過熱器管的磨損加劇；如果爐內(nèi)衛(wèi)燃帶過多，應(yīng)在停爐檢修時適當(dāng)打掉一部分。還應(yīng)注意不能使鍋爐長期超負(fù)荷運行；過熱器管材應(yīng)符合要求等。 b、高溫腐蝕的防治：高溫腐蝕的程度主要與溫度有關(guān)，溫度越高，腐蝕也越嚴(yán)重。另外，腐蝕程度也與腐蝕劑的多少有關(guān)，腐蝕劑越多，腐蝕也越重。將過熱汽溫

18、限制在一定的范圍內(nèi)，可達到控制管壁溫的目的。我國現(xiàn)在趨向于將汽溫規(guī)定為540/540；國外目前基本上也將汽溫控制在560以下。高溫腐蝕最強烈的溫度區(qū)是650700。因此，應(yīng)合理選擇過熱器與再熱器布置的區(qū)域，使金屬壁溫應(yīng)維持在危險溫度以下。 為了防止過熱器管內(nèi)的氫腐蝕，過熱器內(nèi)工質(zhì)應(yīng)有相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量流速，不過它比保證過熱器管冷卻所需要的管內(nèi)工質(zhì)流速通常要低，所以防止氫腐蝕一般不成問題。三、預(yù)防四管泄漏的措施三、預(yù)防四管泄漏的措施四管爆破泄漏的預(yù)防措施：3、省煤器爆管的處理及防治 處理：省煤器管損壞時，應(yīng)盡量維持水位，如果水位不能維持，為避免事故進 一步擴大，則應(yīng)立即停爐。 預(yù)防：a、磨損量與飛灰速度

19、的三次方成正比。煙氣流速增加一倍，金屬磨損量要增加七倍。在煙氣走廊里，煙氣流速特別高，有時可比平均流速大34倍，這樣，磨損量將增加幾十倍。所以，控制煙氣流速對減輕磨損增是很有效的。但是，煙氣流速降低，會使煙氣對流放熱系數(shù)降低，傳熱效果變差。以致所需受熱面增多。且煙氣流速降低，還會增加受熱面上的積灰和堵灰。因此應(yīng)綜合考慮各方面因素來合理選擇煙氣流速。 b、控制飛灰濃度。飛灰濃度增大，灰粒沖擊管壁的次數(shù)增加，因而磨損加劇。所以燃用多灰分的煤時，磨損嚴(yán)重，應(yīng)該選擇灰分適合的煤種。此外，鍋爐中飛灰濃度大的局部區(qū)域，磨損更嚴(yán)重。 c、防止?fàn)t膛尾部嚴(yán)重積灰，應(yīng)及時吹灰。 d、調(diào)整燃燒策略，控制好過量空氣系

20、數(shù)，降低飛灰含碳量。四、鍋爐本體吹灰方式的選擇四、鍋爐本體吹灰方式的選擇吹灰方式的調(diào)整： 在多次停爐檢修的過程中，發(fā)現(xiàn)個別位置的爐管壁的變薄比較明顯，與吹灰的方式有一定關(guān)系，為保證機組長期安全、經(jīng)濟運行，在保證受熱面不超溫的情況下，降低吹灰頻率，減少受熱面吹損，部門下發(fā)了下吹灰規(guī)定。一、各班吹灰方式：1、白班：原則上全面吹灰（1、2、3、4、5組）；2、中班：原則上短吹1、2組，長吹4組；3、夜班：原則上短吹3組、長吹5組；4、 受熱面易損部位（IK23IK36）的特殊方式：1）方式1（第一天）：IK23、IK24、K33、IK34、IK35、IK362）方式2（第二天）：IK27、IK28、