電站鍋爐“四管”防磨防爆技術管理
發布時間：2024-12-23
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摘 要：本文從安全生產的角度出發，對“四管”爆漏的機理和失效特征進行了分析；提出了防磨防爆的經驗措施；對超（超）臨界機組運行中出現的新問題進行了慎重思考，并提出了預防和改進措施。為機組防磨防爆技術管理提供了有益的借鑒，為機組的安全經濟運行提供了重要保障。
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電廠關注的焦點問題，更是導致非計劃停機的主要因素。雖然現在的鍋爐設備采取了很多預防措施，但是隨著舊機組服役時間的增加及新機組參數的提高，這類事故仍有逐年上升的趨勢。[1,2]
做為保障發電機組穩定經濟運行和電網安全的重要手段，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、系統的工程，涉及鍋爐、金屬、化學、熱工、焊接等專業。
因此，鍋爐“四管”的防磨防爆是火力發電企業技術工作的重中之重。
本文從技術管理的角度，就鍋爐“四管”爆漏機理及失效特征、“四管”防磨防爆措施、近年來超（超）
臨界機組運行中出現的新問題等方面進行了分析，并提出了切實可行的技術管理經驗。
01
1. 超溫過熱
超溫過熱爆管分為短期超溫和長期超溫。主要發生在鍋爐的高溫對流過熱器及高溫再熱器管段上，但當點火時爐火、汽溫控制不嚴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象。
短期過熱是指當管壁溫度超過材料的下臨界溫度時，材料強度明顯下降，在內壓力作用下，發生的脹粗和爆管現象。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，管子力學性能急劇惡化，導致在較薄弱部位發生脆裂的爆管。長期過熱根據工作應力水平可分為高溫蠕變型、應力氧化裂紋型和氧化減薄型。
長期過熱爆管的特征：管徑沒有明顯的脹粗，管壁幾乎不減薄；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、機械磨損及煙氣飛灰磨損。
● 吹灰器吹損
吹灰器內漏、吹灰器不旋轉、蒸汽帶水、蒸汽壓 力過高、噴嘴進入爐膛的距離不足、桿與受熱面的不垂直等都容易造成受熱面管子吹損。發生在吹灰通道附近的鍋爐“四管”上。
● 機械磨損和損傷
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生爐膛落渣磨損。
● 飛灰沖刷產生的磨粒磨損
飛灰沖刷主要出現在對流受熱面，煙氣攜帶的灰份顆粒在尾部煙道中造成的沖刷較為嚴重。
雖然腐蝕爆管比例較低，但由于其具有突發性和不可預測性，一旦發生，往往造成大面積的受熱面損壞。腐蝕爆管的特征為管壁產生點狀或坑狀腐蝕，腐蝕形狀為典型的貝殼狀；腐蝕區的金相組織不發生變化；裂紋為橫斷面開裂，爆口寬而鈍。依據腐蝕的機理可分為水側腐蝕和煙氣側腐蝕[4]。
水側腐蝕主要指氧腐蝕、垢下腐蝕、氫損傷等。氧腐蝕（點蝕）容易發生在省煤器、過熱器及再熱器管段；垢下腐蝕主要發生在水冷壁和低溫過熱器管段；氫損傷主要出現在水冷壁管段。
煙氣側腐蝕主要是低溫硫腐蝕和高溫硫腐蝕。低溫硫腐蝕主要發生在省煤器管段；高溫硫腐蝕主要發生在水冷壁、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，產生熱沖擊；超溫導致管材的疲勞強度嚴重下降；基本負荷機組參與調峰運行，頻繁啟停和變負荷運行[3,6,7]。主要發生在鍋爐“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、吹灰器等相關設備維護情況、受熱面焊口及無損檢測情況，對發現的異常進行分析；對入爐煤質情況、鍋爐運行汽溫情況， 爐水水質記錄情況進行通報；公布獎勵及考核內容，并對下階段防磨防爆工作進行統籌安排。
及時召開“四管”防磨防爆專題技術會議，進行技術攻關。分析設備存在問題，制定針對性措施和長遠規劃；加強案例分析學習，汲取經驗，提高專業技術水平。
2. 逢停必檢、分區域落實責任
在“人”的方面，通過專項培訓，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驗。
在“機”的方面，檢查人員配備必要的照明、測量、標記、記錄、拍照工具。
在“環境”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。按照受熱面結構和方便工作的原則劃分責任區。根據檢修工期的長短安排2～3次交換責任區進行互查，防止出現漏檢。小組成員群體再進行一次普查，充分發揮多人、多視角、多思路的檢查優勢。對于檢查出的缺陷，以任務書的方式安排分析、處理，以便追溯，形成閉環管理。
3.建立健全“四管”技術臺賬
完善對設備的監督和技術管理，以便總結“四管” 爆漏的規律性，積累技術監督和管理經驗，把握重點防治部位，提出有效預防措施。
4. 加強吹灰裝置維護
運行人員規范操作、合理控制參數，防止出現風速過高、熱負荷過分集中、火焰偏斜、燃燒中心不合適、 煙溫偏差過大等問題導致的結焦、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提高，蒸汽溫度達到鋼材 的高溫氧化臨界值，使得過熱器及再熱器的高溫段極易產生蒸汽側高溫氧化腐蝕，從而導致氧化皮脫落堆積。因此，氧化皮剝落、堵管、爆管的防治已成為業 界關注的焦點。
● 大機組鍋爐必須考慮均流問題，若過熱器節流孔設置不合理，容易導致鍋爐管子溫差過大，局部管子超溫運行。
● 壓力高，管子壁厚增大，焊接應力和結構應力增大，易產生低周疲勞失效；管子內徑小，汽水循環脆弱，管內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，結構應力必然增大，也易產生低周疲勞失效。
● 鍋爐受熱面布置密度大，受熱面結構復雜化， 管子之間的碰磨的可能性增加，煙氣粉塵產生的沖刷磨損問題也復雜化。
2. 配煤摻燒，“四管”爆漏幾率增大
04
（2）防磨防爆技術管理是個系統工程，只有建立防磨防爆體制，重視運行的規范操作和精確控制，重視設備的更新改造，規范細致地開展防磨防爆檢查工作，才能逐漸提高鍋爐設備的健康水平，將鍋爐“四管” 泄漏降到較低。
（3）隨著超（超）臨界機組的運行，新材料、新結構、 新工藝的應用，涌現出了大量的新課題，防磨防爆技術管理需不斷的更新檢查工藝和方案，杜絕檢查死角，并加強人員的技術交流，才能滿足防磨防爆工作日益提高的技術要求。
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