锅炉水冷壁爆管原因分析及措施研究

汪兴伟

新疆圣雄能源股份有限公司

摘要：随着国家经济的蓬勃发展，安全生产、绿色运行是国内工业发展的必要趋势，锅炉在工业生产中扮演着重要角色，因此，锅炉安全、节能、环保地运行对工业生产的安全性起着决定性作用。锅炉的设计水平、制造技术、安装能力、司炉工操作能力、给水水质控制情况、锅炉内加药处理等因素影响锅炉的安全运行，近年来，由于采取锅炉设计单位资质把控、制造单位工艺水平审查、安装单位能力认证监督等措施，因设计、制造、安装等质量问题引起的锅炉安全事故已逐步减少，但因水处理操作不当引发的事故却呈上升趋势。

关键词：水冷壁管；腐蚀；水处理；锅炉；爆管

引言

锅炉水冷壁管泄漏事故一直是火力发电厂的一大威胁。出现爆管后，包括设备启停寿命折损及启停抢修费用，其直接、间接的经济损失不可估量，所以防止或减少锅炉水冷壁管事故的发生，意义是重大的。

1锅炉爆管大致种类

1.1过热可分短期过热和长期过热两大类。长期过热长期过热爆管通常爆口不大,破口断面粗糙而不平整,管壁减薄不多,破口边缘是钝边,并不锋利,破口附近有众多的平行于破口的管子轴向裂纹。由于长期在高温下运行,爆口附近往往有较厚的黑色氧化皮。从蠕变原理上来说,破口应为塑性断裂,但蠕变爆管往往伴有应力腐蚀,这使爆口表现出脆性断裂的特征。当管子过热时,管子会以加快了的蠕变速度发生管径胀粗,通常在爆口的金相图中可以看到明显的蠕变晶间裂纹,伴随有严重的球化现象。由于长期在高温下运行,在裂纹发展的同时,也发生裂纹内部的氧化,结果在裂纹内壁上生成了氧化层,尤其是粗大的蠕变裂纹处,其氧化层更为明显.短期过热是由于管子在严重超温的情况下力学性能严重下降。短期过热爆管按过热程度的高低又可分为:（1）瞬时过热爆管,温度在Ac3以上;（2）短期直接过热爆管。瞬时过热爆管破口处呈喇叭状,管子严重减薄胀粗,边缘锋利,为韧性断外表呈蓝黑色氧化组织。破口的内壁由于管内汽水混合物急剧冲出,因此显得十分光洁,管子胀粗严重。管子外壁一般呈蓝黑色;破口附近没有众多平行于破口的轴向裂纹,破口处的组织为羽毛状贝氏体组织。

1.2磨损爆破口

爆口特征是爆口附近管壁有明显的减薄,爆口金相无明显变化,属于韧性破裂,爆破边缘呈薄形。受热面磨损引起四管爆破,因磨损机理的不同,可以分为以下几类:  （1）飞灰磨损;飞灰磨损是造成低温受热面磨损、泄漏、爆管的最重要原因之一。试验表明,对于碳钢表面,冲击角为30°～50°的部位磨损最严重,会在管壁表面造成一个磨损棱角。同时在锅炉中,飞灰磨损造成低温受热面爆管主要是因为该处存在烟气走廊。（2）机械磨损;机械磨损的产生原因是受热面管排上的管卡常会因过热变形或焊接不牢固而开焊,造成管子振动并与管卡相磨,或者水冷壁与其他相邻部件有撞击或摩擦,使管壁磨损减薄,当管壁减薄到一定程度时,在内压的作用下,管子发生爆破。因此,可在管子表面发现有明显的机械摩擦痕迹。（3）吹灰磨损;吹灰器的投入,会造成管壁磨损问题。吹灰磨损的外形与飞灰磨损较为相象,管壁的金相也相似,通常只是机械性磨损,发生塑性破坏,管壁磨损处明显减薄。一般发生磨损爆管的地方都位于吹灰器的吹灰管排处。（4）煤粒磨损;煤粒磨损一般是由于三次风嘴(或主火嘴)烧坏变形,带粉气流冲刷到周围水冷壁而造成的。对于煤粒磨损,其破口特征为:爆口沿向火面中心线一侧的壁厚最薄处开裂,然后以向火面另一侧为轴呈掀开状。爆口边缘呈刀刃状,一端撕裂,爆破管及两侧管无胀粗、鼓包。向火面中心线一侧严重磨损减薄,爆口附近管可能有结渣现象。爆口边缘及相邻管向火侧的金相组织变化不大,爆口边缘的铁素体晶粒无明显拉长现象,说明水冷壁爆破时塑性变形不大。

2措施

2.1锅炉使用单位加强水处理作业管理

企业水处理系统应符合国家标准锅炉用水要求，符合要求的水处理系统是锅炉安全生产的前提。企业若不严格执行国家锅炉用水标准，导致锅炉存在安全风险，企业运行成本有所增加，经济效益降低，为促使锅炉安全、节能地运行，应加强水处理系统管理。

2.2合理选择水处理方法和系统

根据原水水质，以技术可靠、经济合理为原则，选择合适的水处理方法和系统，确保水处理设备出水符合国家锅炉用水标准要求。当原水总硬度超高或原水水质随季节变化较大时，一级软水器出水可能无法达到标准要求，水处理设备建议采用复合式配备，即两级串联软水器或者采用软水器+反渗透联合。当原水碳酸盐硬度较高时，水处理设备建议采用交换容量大的设备，即弱酸阳离子交换设备或不足量酸再生氢离子交换树脂的氢-钠离子串联系统。当原水水质悬浮物、有机物等杂质含量较高时，水处理设备建议采用预处理装置+软水器，预处理流程为混凝-澄清-过滤，去除原水中大部分悬浮物、有机物、胶体等杂质，以避免后续水处理设备、水处理出水被污染，影响水汽质量。

2.3采用炉内加药补充防垢处理

采用炉内加阻垢剂的补充防垢处理，宜使用连续自动加药设备。根据锅炉的实际用水量、蒸汽发生量、锅炉用水水质、排污量等情况精确计算、准确计量，连续均衡地进行加药，促使锅炉水质维持在较低限的控制指标运行，降低阻垢剂的加入量，做到科学、环保加药，实现节能降耗目标。

2.4提高水处理作业人员的专业技术

水平锅炉使用单位为确保锅炉安全运行，应当了解水处理系统的重要性，应配备专业的水处理作业人员，应严格按照国家法规执行锅炉相关的标准和要求。水处理作业人员专业技术水平应保持与时俱进，用人单位应定期为其安排专业培训机构进行学习、培训，以确保其水处理知识的先进性。

2.5合理制定排污时间与排污量

按照锅炉相应标准要求，排污方式主要有定期排污和连续排污，每班进行至少一次排污，可同时采用锅炉底部排污和其他排污工序。排污量一般通过检测给水、锅水的水质来确定。通过检测锅水、给水的pH值及氯离子含量，计算排污率，确定是否要进行排污，控制排污量，排污后再次采集给水、锅水检测，当水质检测结果达到符合标准要求，停止排污。

2.6定期对锅炉除垢

对于锅炉内部，当水垢厚度大于1mm及以上或受热面严重锈蚀时应除垢，据统计清除受热面1mm的水垢可提高锅炉效率3%~5%。使用单位应定期进行锅炉内部检查，根据锅炉实际结垢、腐蚀情况，采取碱煮、酸洗、机械除垢等除垢措施，以确保锅炉受热面清洁、无垢运行。

结束语

锅炉安全运行是一个系统工程，从锅炉运行、锅炉管理制度、企业管理人员意识、水处理作业人员专业素质、水处理设备运行管理、锅内加药控制及水垢预防与清除等各个方面综合考虑，提出提高企业管理人员安全意识，提高企业管理人员对水处理重要性的认识，加强对水处理作业人员的专业培训，加强对锅炉用水水质的监督，保证不达标给水不进锅炉的基本原则，逐步完善管理制度，优化管理水平等措施，促使锅炉安全、经济、节能地运行，并为今后锅炉运行中出现水处理不当类似问题提供经验和参考。

参考文献

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