鍋爐四管泄漏的原因分析和預防措施

    在電廠運行過程中，鍋爐四管泄漏事故在全廠事故及非計劃停運中占有很大的比重，是影響機組安全穩(wěn)定運行的主要原因之一。本文從引發(fā)“四管”泄漏的主要原因為切入點，有針對性地闡述了鍋爐四管泄漏的產(chǎn)生機理及預防措施，目的是指導運行人員進行鍋爐調節(jié)，進而來減少四管泄漏事故的發(fā)生。

1、鍋爐“四管”泄漏現(xiàn)狀

    隨著技術的進步和管理水平的提高，鍋爐運行的安全性能有了很大的保障。但是，相比之下,鍋爐的運行可靠性仍舊是影響發(fā)電廠運行可靠性的首要因素，尤其是鍋爐水冷壁管、省煤器管、過熱器管和再熱器管的損壞泄漏—通稱“四管”泄漏對機組的安全運行影響最大。據(jù)有關統(tǒng)計,在鍋爐的各類事故中“四管”泄漏、爆破約占各類事故總數(shù)的30％，有的機組甚至高達50％～70％；而且鍋爐運行中如發(fā)生“四管”泄漏事故，必須因此而被迫停機停爐,電廠的經(jīng)濟效益也因此遭到嚴重影響；另外受熱面管爆破時，高溫高壓的汽水噴出很容易造成人身傷亡。因此，“四管”泄漏始終是影響機組安全發(fā)電的首要因素。認真做好防止鍋爐受熱面的泄漏爆管工作，對減少機組非計劃停運次數(shù)和提高設備健康水平將是十分關鍵的。

2、鍋爐四管泄漏的原因

   鍋爐“四管”泄漏可以分為制造安裝原因和設備運行原因兩類。因制造、安裝和檢修原因造成的“四管”泄漏大都表現(xiàn)在管子的原安裝焊口和母材質量等方面，往往屬于質量管理問題。這種管子缺陷在設備沒有運行之前就已經(jīng)存在了，大都與設備運行沒有直接的關系。此類缺陷一旦找到，消缺的技術方法一般都很明確簡單，這里應不再分析闡述。另一類原因與設備的運行過程有密切的關系。由于設備（并非管子本身）存在某些問題或者運行方面存在問題，導致管子在運行過程中使用壽命縮短，從而引起管子損壞泄漏。這一類原因一般比較復雜，主要有以下幾種：

1) 過、再熱器超溫導致爆管泄漏。

2) 因高溫腐蝕使管壁腐蝕減薄導致爆管泄漏。

3) 鍋爐受熱面的飛灰及吹灰磨損導致爆管泄漏。

4) 管內結垢腐蝕導致爆管泄漏。

以上4 種損壞方式較常見，而且解決這些問題的技術難度也比較大，下面遂條進行分析。

3、關于過、再熱器超溫爆管原因的分析和預防措施

3.1 過、再熱器超溫失效機理分析

從失效機理上區(qū)分，過熱器、再熱器的超溫爆漏主要是由短期過熱、長期蠕變破裂、高溫氧化、金相組織變化(球化、石墨化、碳化物析出)等引起的，其中幾率最高的因素是金屬過熱。金屬在超過其額定溫度運行時，有短期過熱爆管和長期超溫爆管兩種情況。短期過熱是指由于運行條件(如工質溫度和換熱狀況)異常變化時，壁溫急劇升高所引起的過熱破壞。當發(fā)生此類問題時，盡管爆破前壁溫很高，但在這一溫度下短時就發(fā)生了破壞，因此管子內金相組織無大變化，外壁也還沒有產(chǎn)生氧化皮；同時由于爆破后金屬是從高溫下急速冷卻的，破口處金相組織的特點是有淬硬組織或加部分鐵素體。受熱面長期過熱是指由于熱偏差、工質流量偏差，或積垢、堵塞、錯用材料等原因，管內工質換熱較差，金屬長期處于幅度不很大的超溫狀況下運行，由于長期的蠕變而發(fā)生的破裂現(xiàn)象。可根據(jù)破口形狀、管子脹粗、氧化皮等情況判斷是否長期過熱。長期過熱引起破壞時，破口斷面較粗糙，有一層疏松的氧化皮，管子有較明顯的脹粗，組織上碳化物明顯呈球形。

3.2 過熱器及再熱器超溫的主要原因分析：

1) 煙溫總體偏高

導致煙溫偏高的原因可從兩個方面分析：一是爐膛出口煙溫總體高于設計值，二是局部煙溫偏高，前者與煤的結渣性能關系較大，爐內結渣，即使不甚嚴重也會導致爐膛出口煙溫升高；此外，煤的燃燼性能也會影響爐膛出口的煙溫。燃燼性較差的煤，在燃燒組織不好或煤粉過粗時，火焰甚至會拖到過熱器區(qū)。后者則主要由煙氣偏流引起。

2) 煙氣偏流和工質流量不均

這是目前大型四角切圓燃燒鍋爐產(chǎn)生過熱爆管的最常見的原因。沿爐膛寬度和高度產(chǎn)生煙氣流量偏差、煙溫偏差從而引起吸熱不均；蒸汽引入引出過熱器方式不妥產(chǎn)生流量不均，二者在危險管上相疊加，最終使金屬超溫而導致爆管。

沿爐膛寬度的煙量偏差、煙溫偏差起因于爐膛出口的煙氣殘余旋轉。爐內的旋轉氣流到達爐膛出口時將折轉向前流動，對逆時針旋轉切圓的鍋爐，右側氣流的流向與旋轉同向，流速疊加，因而流量、流速均大。左側氣流的流向與旋轉反向，流速相抵，因而流量、流速均小，這樣就形成了流量偏差。隨煙氣繼續(xù)流動進行輻射和對流換熱，左側煙量大(熱容大)因而溫降小，故對流受熱面的出口煙溫也高；而右側則煙溫低。這樣又由于流量偏差進一步引起煙溫偏差。煙氣經(jīng)過受熱面以后，煙溫偏差不但沒有減小，反而增大。同時，煤灰顆粒濃度對煙溫偏差起著重要作用。另外，三次風的某些運行工況對煙溫偏差也起著推波助瀾的作用。隨著鍋爐容量的增大，煙氣的旋轉動量相對更大些，故會引起更大的煙溫偏差。

沿爐膛高度的煙溫偏差則是由于煙氣在爐膛出口轉向后歷經(jīng)的行程不同，下部近，上部遠；過熱器、再熱器下部與折焰角上邊所形成的煙氣走廊則是直接的煙氣短路，故產(chǎn)生下面高上面低的煙溫偏差。隨著負荷的增大，煙氣流動較均勻，上、下煙溫差減小。

有的鍋爐在爐膛出口即已出現(xiàn)較明顯的左右煙溫偏差，且其方向與煙氣偏流形成的溫度偏差相一致，因而加劇了對流過熱器區(qū)域的煙溫偏差。近來有研究認為，很可能是由于煤粉粒子旋轉上行至大屏底部時，由于旋轉圈數(shù)少，所以產(chǎn)生了粉量左少右多的偏差所致。

3) 升負荷速率偏高

升負荷速率偏高也是過熱器、再熱器超溫爆管的原因之一。由于升負荷過程中，為達到相同的產(chǎn)汽負荷，投入的燃料量總是過剩的，因此各級過熱器的管壁溫度要高于穩(wěn)定后的數(shù)值。這個過程起初壁溫逐漸升高，待達到最高值后又逐漸降低，最后又穩(wěn)定下來。升負荷速率越高，升負荷過程的壁溫峰值也就越大。

從壁溫安全來看，低負荷時壓力也低，工質汽化潛熱大，相同熱量輸入下產(chǎn)汽量更少，因此初始負荷低時，允許的升負荷速率也低，即壁溫峰值超出穩(wěn)定值更大些；初始負荷高時，允許的升負荷速率也高。

3.3 預防過、再熱器超溫措施

1) 升負荷率的控制

為抑制升負荷時的過熱器壁溫升高，鍋爐升負荷時不可過快。增負荷需大量增投煤粉時，應盡可能事先將升負荷速度減緩或者暫停升負荷再進行。如果在升負荷速率較快情況下大量投粉，則會導致過熱器或再熱器金屬壁溫的瞬間升高。同時，煤粉量的增加亦應較為緩慢。

2) 爐內送風量的調整

在相同負荷下適當減小爐膛出口的過量空氣系數(shù)，爐膛出口煙溫基本不變，但煙氣流量減少，過熱器煙側放熱減弱，壁溫降低。減少二次風量對煙溫和壁溫的分布基本沒有影響。

3) 煤粉細度控制

適當減小煤粉細度可使爐內燃燒提前結束，因而不僅可以降低爐膛出口煙溫，而且可減小爐膛出口的煙溫偏差。

4) 一次風速調節(jié)

當一次風速超過一定數(shù)值以后，隨一次風速的提高，爐膛出口煙氣偏流和煙溫偏差明顯增大。因此，燃燒調整時應對一次風速加以控制，不得過大。

5) 噴燃器傾角的調節(jié)

隨著燃燒器擺角的減小，切圓直徑增大，但火焰行程也延伸，一般后者的作用大于前者，故爐膛出口的煙氣流量偏差削弱。但燃燒器的傾角主要是由汽溫調節(jié)來控制的。

6) 汽溫與壁溫監(jiān)督

為保證過熱器和再熱器的金屬安全，大型鍋爐的各級過熱器出口均安裝了爐外壁溫測點。由于管外換熱很弱，所以就以這些測點的溫度代表相應管子的工質出口溫度。運行中除必須監(jiān)視左、右側主蒸汽溫度(再熱器溫)整體不超溫外，還應監(jiān)視各管子的熱偏差，按照調整好的出口溫度報警值進行監(jiān)督。運行中應加強對過熱器特別是屏式過熱器和末級高溫過熱器金屬溫度的監(jiān)視，并作好有關的運行定期記錄和分析工作。

爐外壁溫與管子金屬的最危險點壁溫并不相同，但其間有一定的關系。進行專門的燃燒調整試驗可確定這個關系的具體規(guī)律，以便根據(jù)控制危險點壁溫在相應材質的極限使用壁溫下的原則，來確定爐外壁溫的調整控制值和運行操作方式。運行人員應按此控制值監(jiān)視爐外壁溫測點，即可保證爐內管子不超溫爆管。當發(fā)現(xiàn)壁溫超限應分析原因，通過運行調整使之盡快恢復正常并認真做好記錄。

汽溫與壁溫監(jiān)督中還應注意屏式過熱器的低負荷汽溫特性。測試表明，近代鍋爐的分隔屏和后屏一般都表現(xiàn)出較強的輻射吸熱特性，即在低負荷下單位工質的焓增量比高負荷時的值要高。也就是說，若煙溫偏差較大，低負荷下后屏管子則更容易超溫。運行中應注意對它們的監(jiān)督，并根據(jù)超溫情況合理分配減溫水量。適當增加一級減溫水量，減小二級減溫水量，控制過熱器一、二級減溫器后溫度不超過規(guī)程規(guī)定值，在主、再熱汽溫合適的前提下，盡可能將過熱器一、二級減溫器入口汽溫保持低些。在維持過熱器出口不超溫的前提下，同時確保分隔屏或后屏不超溫。

4 水冷壁、過熱器、再熱器因高溫腐蝕導致泄漏的原因分析和預防措施

鍋爐的水冷壁、過熱器、再熱器管子及其吊掛零件產(chǎn)生的外部腐蝕稱為高溫腐蝕。高溫腐蝕使承壓部件的管壁減薄，從而導致發(fā)生泄露和爆破事故，是威脅電廠鍋爐安全運行的重要因素之一，特別是高參數(shù)、大容量、燃用貧煤的電站鍋爐，水冷壁管腐蝕問題最為嚴重，因而必須給予充分的重視。

腐蝕發(fā)生的區(qū)域通常在燃燒器中心線位置標高上下，與是否結渣無關。向火側的正面腐蝕最快，背火側則幾乎不減薄。從位置上看，燃燒器下游鄰角爐墻的管子腐蝕最重。水冷壁管的高溫腐蝕速度一般遠超過氧化速度，二者之比約為45：1。

4.1 高溫腐蝕的機理

高溫腐蝕主要分為硫酸鹽型和硫化物型兩種，前者多發(fā)生于過熱器和再熱器，后者多發(fā)生于爐膛水冷壁。運行分析發(fā)現(xiàn)，凡腐蝕嚴重的鍋爐水冷壁，都在相應腐蝕區(qū)域的煙氣成分中發(fā)現(xiàn)還原性氣氛和含量很高的H2S氣體。資料證明，腐蝕速度與煙氣中的H2S濃度幾乎成正比例。

1) 硫化物型高溫腐蝕機理

發(fā)生硫化物型高溫腐蝕的管子，表面的結垢物中有硫化鐵和磁性氧化鐵（Fe3O4），這類腐蝕主要發(fā)生在火焰沖刷管壁的情況下。其腐蝕過程是：當燃料中的黃鐵礦隨灰粒和未燃盡的煤粉一起粘到管壁上時，受熱分解出游離狀態(tài)的硫和硫化亞鐵，在還原性氣體中游離態(tài)硫可單獨存在，當管壁溫度達350℃及以上時游離態(tài)硫和鐵會生成硫化亞鐵，而硫化亞鐵可進一步氧化成磁性氧化鐵從而使金屬管壁受到腐蝕。在硫化亞鐵氧化成磁性氧化鐵的過程中還生成s02和s03，而它們同堿性氧化物作用將生成硫酸鹽。

2) 硫酸鹽型高溫腐蝕

發(fā)生硫酸鹽型高溫腐蝕的管子表面有大量的硫酸鹽和復合硫酸鹽。其形成過程為：在壁溫為310～420℃時管壁被氧化，使受熱面外表形成一層Fe2O3和極細的灰粒污染層，在高溫火焰的作用下，灰分中的堿土金屬氧化物(Na2O、K20)升華，靠擴散作用到達管壁并冷凝在壁面上，與周圍煙氣中的s03化合生成硫酸鹽。管壁上的硫酸鹽與飛灰中的Fe2O3及煙氣中的s03作用，生成復合硫酸鹽，復合硫酸鹽在550～710℃范圍內呈液態(tài)(550℃以下為固態(tài)，710℃以上則分解出s03而成為正硫酸鹽)，液態(tài)的復合硫酸鹽對管壁有強烈的腐蝕作用，尤其在650～700℃時腐蝕最強烈。

含灰氣流的沖刷可加劇高溫腐蝕的發(fā)展。氣流中的大量灰粒會使舊的腐蝕產(chǎn)物不斷去除而將純金屬暴露于腐蝕介質下，從而加速上述腐蝕過程。

4.2 影響高溫腐蝕的因素

1) 高參數(shù)、大容量帶來的問題

(1) 高壁溫。亞臨界壓力鍋爐飽和水溫約為360℃，水冷壁管的外壁溫度可達400℃或更高。壁溫越高，高溫腐蝕將越嚴重。有資料表明，在相同的H2S濃度下，當管子壁溫低于300℃時，腐蝕速度很慢或不腐蝕。而壁溫在400℃~500℃范圍內，則壁面溫度的影響呈指數(shù)關系。壁溫每升高50℃，腐蝕速度增加一倍。因此高壓以上鍋爐(管內工質溫度已高于300℃)容易出現(xiàn)水冷壁高溫腐蝕。

(2) 高的壁面熱負荷。運行中管子壁溫與水冷壁熱負荷qS有關。在相同的工質飽和溫度下，qS越大，壁溫越高、腐蝕越快。升高后的管壁溫度，又會促進FeS與O2的反應(生成Fe304)。

(3)單只燃燒器的功率增大。隨著鍋爐容量的增大，鍋爐單只噴嘴的熱功率也逐步增大，這一方面使爐內局部區(qū)域的燃燒強度增加，另一方面也使煤粉氣流直接沖刷水冷壁的可能性增大。如果爐內燃燒工況組織不好，易發(fā)生高溫腐蝕。

2) 煤質

煤種是造成高溫腐蝕的主要原因之一。國內大型機組的調查表明，發(fā)生較嚴重高溫腐蝕的鍋爐，絕大部分為燃用貧煤鍋爐，而燃用煙煤的鍋爐則幾乎未發(fā)現(xiàn)高溫腐蝕。說明煤種與高溫腐蝕的關系極大。同煙煤相比，貧煤揮發(fā)分低，著火和燃燒困難、燃燼度差，表現(xiàn)在對高溫腐蝕的影響上則是煤粉火焰拖長，大量煤粉粒子只是在到達水冷壁附近才開始燃燒和燃燼，未燃燼的碳進一步燃燒時又形成缺氧區(qū)，因而在那里形成還原性氣氛和高的H2S濃度，使高溫腐蝕加劇。此外，煤中含硫量的高低對高溫腐蝕也有顯著影響。

煤粉細度對高溫腐蝕的影響與煤質相似，煤粉顆粒太粗將導致火焰拖長，影響煤粉燃盡，使大量煤粉顆粒集中在水冷壁表面附近，沖刷并腐蝕水冷壁。較差的煤種，灰分大，熱值降低，鍋爐燃煤量增加，磨煤機出力顯得不足。在此情況下，電廠往往不得不增大煤粉細度以滿足制粉出力的要求，也會使得燃燒推遲及刷墻現(xiàn)象加劇。

3) 爐內燃燒的風粉分離

四角切圓燃燒鍋爐普遍存在的爐內一、二次風氣流的分離現(xiàn)象，是導致高溫腐蝕的空氣動力因素。目前上述鍋爐普遍采用集束射流的著火方式，一、二次風間隔布置，平行射入爐膛。理想的著火過程應是一次風噴出后不久即被動量較大的二次風所卷吸，著火后的煤粉氣流被卷入二次風射流中燃燒。由于一次風氣流混入動量大的二次風中，使火炬射流剛性加強，不易受于擾，從而在整個燃燒器區(qū)域內形成一個燃料與空氣強烈混合的、穩(wěn)定燃燒的旋轉火炬。但爐內的實際燃燒過程并非如此。為了保證穩(wěn)定燃燒，一次風出口風速往往控制得較低(貧煤鍋爐一般為20～25m／s)，而二次風風速一般為40～45m／s，從而使一、二次風的射流剛性相差較大。一、二次風射流噴出燃燒器后，由于受到上游鄰角氣流的擠壓作用及左右兩側不同補氣條件的影響，使氣流向背火側偏轉，此時剛性較弱的一次風射流將比二次風偏離更大的角度，從而使一、二次風分離。一、二次風射流的剛性差別越大，這種分離現(xiàn)象越明顯。由于部分一次風射流偏離了二次風，煤粉在缺氧狀態(tài)下燃燒，在射流下游水冷壁附近形成局部還原性氣氛，這是引發(fā)高溫腐蝕的一個重要原因。

4) 切圓直徑與貼壁風速

據(jù)對一些高溫腐蝕嚴重的鍋爐的試驗表明，這些鍋爐強風環(huán)直徑都明顯偏大，貼壁風速與強風環(huán)最大風速之比均在0.8 以上，有的鍋爐最大風速處距水冷壁僅1～2m，熱態(tài)時由于氣體膨脹還會更貼近水冷壁。這就造成鍋爐的燃燒強烈區(qū)域處于水冷壁附近，而爐膛中心相對是弱燃燒區(qū)。煤粉近壁燃燒使水冷壁表面溫度升高，水冷壁附近缺氧。另一方面，高的貼壁風速勢必加強煤粉顆粒對水冷壁管表面的沖刷磨損，使腐蝕產(chǎn)物不斷脫落，暴露出新表面而加快腐蝕。

5) 爐內氧量及溫度波動

運行中若操作不當，爐內氧量及溫度波動過于劇烈(如給粉量波動)，使水冷壁附近氧化氣氛和還原氣氛交替出現(xiàn)，導致壁面處于氧化氣氛和還原氣氛的交替作用下，氧化層變成海綿狀，給腐蝕介質提供大量的反應表面。

6) 爐管內部結垢導致壁溫升高，腐蝕加快

某鍋爐下輻射區(qū)兩側水冷壁的試驗表明，當水冷壁管的內部水垢從ｕ=50g/m2增加到ｕ=150/m2后，壁面溫度升高了40～50％。爐管內部結垢與水質和燃燒調整有很大關系，不均勻的管子的熱流密度，會使熱流密度較大的管子結垢較重。 ．

4.3 減輕和防止水冷壁高溫腐蝕的運行措施

從以上爐內燃燒工況的分析可以得出這樣的結論：只要想辦法避免煤粉氣流到水冷壁附近去強烈燃燒，就可以有效的避免水冷壁的高溫腐蝕。當然，對不同的鍋爐需要采用不同的燃燒裝置和運行調整方式。

1) 合理配風及強化爐內氣流擾動混合為減輕高溫腐蝕，合理配風的原則是：

①保持不致太小的爐膛過量空氣系數(shù)a。

②避免爐壁附近出現(xiàn)局部a 太低，還原性氣體過多。

③盡可能使煤粉顆粒的激烈燃燒在噴嘴出口附近或爐膛中心附近進行，因為在這些區(qū)域，激烈燃燒所伴隨的強還原性氣氛并不與水冷壁管直接接觸，因而不會形成腐蝕；但若激烈燃燒區(qū)移到水冷壁附近，高溫腐蝕就會較快發(fā)生。

為此，燃燒調整時可采取如下措施：

(1) 直流式燃燒器應適當開大燃料風擋板，使一次風粉被高速的周界風包圍起來，增加其剛性，避免大的偏轉。

(2) 合理調整一次風風速。直流燃燒器，適當增加一次風風速有利于防止氣流偏轉；但對旋流燃燒器若一次風風速過大，會導致燃燒推遲，并在中間激烈燃燒、碰撞，導致氣流在兩側墻處(中部區(qū)域范圍)產(chǎn)生較大的回流，使煤粉火焰刷墻，并且產(chǎn)生高溫，形成了高溫腐蝕的良好條件。

(3) 適當減小燃燒切圓直徑，使激烈燃燒區(qū)域移向爐膛中心。調整燃燒使爐內火焰均勻地充滿爐膛，避免火焰長期固定地偏向一邊。

(4) 合理分配控制各燃燒器負荷，以控制燃燒器區(qū)域的壁面熱流密度和單只火嘴的熱功率，降低爐膛內局部火焰最高溫度。

(5) 注意檢查和試驗各風量擋板的調節(jié)位置應可靠、正確，如有缺陷及時糾正。不然就會使配風工況紊亂，燃燒過程難以控制，導致風粉氣流刷墻等。

2) 保持良好的供粉

對于中儲式系統(tǒng)，應保持粉倉粉位高于最低粉位，防止出現(xiàn)煤粉流量和爐溫、氧量的大幅波動。對于直吹式系統(tǒng)，應注意控制一次風壓不可太低。

3) 降低煤粉細度，保證燃料在爐膛內及時燃盡，減輕火焰沖墻和壁面附近的燃燒強度在汽溫和制粉出力等允許的條件下，適當降低煤粉細度，減輕火焰沖墻和壁面附近的燃燒強度。試驗表明，當煤粉細度R90=8．5％～13．5％時，水冷壁管的高溫腐蝕比R90=6％～8％時的大好幾倍，尤其當燃燒器給粉不均勻或供風工況受破壞時更是如此。

4) 控制壁溫

避免管內結垢。防止爐膛局部熱負荷過高。通過運行調整以降低受熱面的壁溫。

5) 加強水質的監(jiān)督與控制

加強水質的監(jiān)督與控制，避免水冷壁管內結垢引起壁溫升高。此外，水冷壁熱流不均也會促進內部結垢。

6) 化驗人員要將入爐煤的工業(yè)分析結果及時通知當班值、班長以及運行車間的管理人員，以便掌握當班燃煤的特性。當燃用硫分較高的煤時應作好摻配，并適當增加氧量及側二次量（或周界風量）。

5 鍋爐受熱面的飛灰及吹灰磨損的原因分析及預防措施：

燃煤鍋爐受熱面的飛灰磨損，不但要造成受熱面的頻繁更換，使發(fā)電成本增加，而且還將造成受熱面的泄漏或爆管事故，危害很大。

受熱面的飛灰磨損一般都帶有局部性質，在煙速高的煙氣走廊區(qū)和灰分濃度大的區(qū)域，通常磨損較嚴重，特別是在低溫受熱面中，飛灰顆粒硬化，且此處煙速也較高，因此更易磨損。從被磨損管子的周界來看，磨損程度也是不均勻的。為了找出減輕磨損的措施，有必要先對飛灰磨損的機理及規(guī)律進行討論。

5.1 飛灰磨損的機理

在鍋爐煙道中煙氣沖刷受熱面時，往往存在一定數(shù)量帶有一定動能的飛灰粒子沖擊管壁的現(xiàn)象，每次沖擊都可能從管壁上削去極其微小數(shù)量的金屬屑。日積月累，由于飛灰的不斷沖擊，管壁將被越削越薄，這就是磨損。

飛灰在沖擊管壁時，一般有垂直沖擊和斜向沖擊兩種情況。垂直沖擊造成的磨損稱為沖擊磨損，沖擊磨損作用的結果是使正對氣流方向的壁面上出現(xiàn)明顯的麻點。斜向沖擊時的沖擊力可分為法向分力和切向分力，法向分力引起沖擊磨損，各切向分力則引起切削磨損。由于受熱面的各根管子在煙道中所處的位置各不相同，因而各管在沿管周各點上的沖擊力和切向力的作用也不相同，導致了飛灰對各管磨損程度的差異。

飛灰磨損不但會造成受熱面的頻繁更換，而且還可導致爆管泄漏事故，危害很大。

5.2 影響飛灰磨損的因素

1) 煙氣速度

管壁的磨損量與煙氣流速的3 次方成正比，因此鍋爐運行中對煙氣流速的控制可以有效地減輕飛灰磨損。但煙氣流速的降低，將造成煙氣側對流放熱系數(shù)的降低，并增加了積灰與堵灰的可能性，因而應全面考慮，以確定經(jīng)濟、合理的煙氣流速。

在煙道中，有時存在只有很少管子或沒有管子阻隔的狹窄煙氣通道，如管束側邊管排與煙道前后墻間的空隙、管束彎頭端與側墻間的空隙等，這種通道稱為煙氣走廊。在煙氣走廊中，由于流阻很小，流速特別高，有時比平均流速要大3～4 倍，因而使磨損量較平均情況下的高出幾十倍。煙氣走廊也可以由管束局部積灰、堵灰等原因而形成。

2) 飛灰濃度越大，則灰粒對管壁的沖擊次數(shù)越多，磨損也就越嚴重。在鍋爐中，轉彎煙道外側的飛灰濃度一般較其他地方大，因而該處的管子磨損情況通常較嚴重。此外，對于燃用高灰分煤種的鍋爐，受熱面的磨損情況也要更嚴重些。

3) 灰粒特性

灰粒越粗、越硬，則磨損越嚴重，具有銳利棱角的灰粒比球形灰粒造成的磨損要嚴重。省煤器處的煙溫較低，灰粒較硬，因而它的磨損情況一般要大于過熱器或再熱器等受熱面。燃燒工況惡化時，飛灰中的含碳量增加，由于焦碳的硬度大，因而也將促使磨損量加大。

4) 飛灰撞擊率

飛灰撞擊率是指飛灰撞擊管壁的機會概率，飛灰撞擊率越大則磨損越嚴重。

5) 燃燒工況

運行中如果燃燒風量使用過大，除對燃燒安全、經(jīng)濟造成影響外，還會由于煙氣量的加大而使磨損速度增加。計算表明，省煤器處的過量空氣系數(shù)由1．2 增大為1．3 時，磨損可能會增加約25％。鍋爐煙道的漏風也會帶來同樣的問題，應注意防止；運行中如果煤粉細度控制不良，飛灰粒度和動能大，磨損加速。爐內燃燒工況組織不好時，飛灰含碳量增加，灰粒變得較硬，也會加快磨損。如果煙道內出現(xiàn)局部結灰現(xiàn)象，則煙氣偏向另一側并且速度增高，會加快另一側的磨損。

5.3 減輕飛灰磨損的運行措施

1) 為減輕飛灰磨損，應從運行調整著手，控制合理的過剩空氣系數(shù)、減少鍋爐各處的漏風以降低煙氣流速。

2) 最好不要燃用灰分含量高的燃煤，若必須燃用應做好摻配工作，以防煙氣中的飛灰含量大或煙道中存在煙氣走廊，使受熱面局部管壁磨損嚴重。

3) 應搞好鍋爐的燃燒調整，避免不完全燃燒的發(fā)生。

4) 嚴格按規(guī)定進行爐本體及空預器定期吹灰工作，防止由于積灰、堵灰等產(chǎn)生煙氣偏流、加快磨損及可燃物在煙道內再燃燒現(xiàn)象的發(fā)生。定期檢查煤粉細度，防止煤粉過粗，調整好風粉的配比，保證煤粉及時完全燃燒，搞好運行調度，避免長時間低負荷運行。一旦發(fā)生煙道再燃燒，應即停爐處理，并關閉煙、風道所有擋板，待燃燒熄滅后再進行清理。

5) 組織好爐內的燃燒工況，避免煙氣偏流造成局部煙速過高。

5.4 鍋爐吹灰造成爐管磨損的原因

1) 吹灰次數(shù)過于頻繁，則易引起吹灰器附近的受熱面磨損變薄。

2) 吹灰操作有錯誤時，汽水嚴重沖刷管壁，使水冷壁管金屬強度變弱。當管壁減薄到一定程度后，水冷壁因減薄而爆破。

3) 吹灰器使用不當，如吹灰器運行過程中因電機過負荷而跳閘時，未及時到就地將吹灰器搖出，關閉吹灰器上的進汽閥，將會導致爐管磨損。

5.5 預防鍋爐吹灰造成爐管磨損的措施

1) 蒸汽吹灰的周期，應根據(jù)燃煤的特性和鍋爐的實際運行情況來決定。鍋爐如燃用灰熔點低的煤種時，可有選擇地增加易結焦部位的吹灰器的運行次數(shù)，但應注意控制吹灰頻度，防止吹灰過頻導致吹損爐管。

2) 吹灰時要嚴格遵守規(guī)程要求，避免汽水嚴重沖刷管壁，使水冷壁管金屬強度變弱。吹灰蒸汽的汽壓、汽溫應符合要求，吹灰疏水要徹底，不準將含水的蒸汽進入吹灰器，防止吹壞管壁，吹灰器發(fā)生彎曲變形后，要禁止使用。

3) 當吹灰器運行過程中因電機過負荷而跳閘時，應及時到就地將吹灰器搖出，關閉吹灰器上的進汽閥。

6、管內結垢造成爐管損壞的原因分析及預防措施

6.1 管內結垢腐蝕造成爐管損壞的原因分析

管內結垢的原因是爐水品質長期不合格和水冷壁管內工質流速低，從而引起管內結垢。當管內結垢后水冷壁內工質對管壁的冷卻能力下降，管壁溫度上升，金屬強度減弱，金屬的蠕變速度加快，以致產(chǎn)生凸包即所謂的脹粗。管子脹粗后，管壁減薄，機械強度下降，同時管壁溫度上升造成金屬組織發(fā)生變化發(fā)生球光體、球化現(xiàn)象，使金屬的機械強度急劇下降。另外管壁內部結垢會產(chǎn)生垢下腐蝕，同樣會減薄金屬壁厚，減弱金屬的機械強度。鍋爐在停爐備用時易產(chǎn)生氧化腐蝕。

當蒸汽品質長期不合格，蒸汽帶有的鹽分會慢慢地沉積在過熱器管內，管內積鹽結垢后工質對管壁的冷卻能力下降，使管壁超溫而損壞管子。

6.2 管內結垢的預防措施

1) 為了避免管內結垢腐蝕，必須加強對爐水、給水的化學監(jiān)督，做好除氧器的運行工作，使水中含氧量符合質量標準的要求。嚴格按照化學監(jiān)督要求建立定期的排污制度，保證爐水質量，而且對受熱面管子定期進行割管檢查，以了解管內結垢、腐蝕情況，檢查部位應選在熱負荷較強的地方，發(fā)現(xiàn)異常時應及時換管。此外，還必須做好鍋爐停用期間保養(yǎng)工作。

2) 運行中應加強化學監(jiān)督，確保汽水分離器工作可靠，維持正常汽包水位運行，防止蒸汽惡化。如果發(fā)現(xiàn)汽水品質不合格，必須分析其原因，并采取必要的措施，提高給水品質，加強連排、定排，通過熱化學實驗來進一步校對水位計等。當鍋爐連續(xù)運行達到規(guī)定周期，或在運行中發(fā)生過滿水以致爐水進入過熱器，以及爐子經(jīng)大修后，都必須沖洗過熱器，以除去過熱器內的積鹽。

7 結 論

本文對四管泄漏的現(xiàn)狀進行了概述，并在有針對性地深入分析產(chǎn)生四管泄漏的原因及機理的基礎上，詳細地論述了預防鍋爐四管泄漏運行應采取的具體措施。