1、中國電力（）關于鍋爐“四管”泄漏的探討 日期：2005-06-29 來自：山東石橫發電廠 從鍋爐水冷壁、再熱器、過熱器、省煤器四個重要受熱面各自材質結構及工作環境、運行特點等方面著手，結合石橫電廠鍋爐運行的實際情況，對造成“四管”泄漏的原因進行全面分析，并制定了相應的防范措施，實施后“四管”泄漏現象得到了有效控制。關鍵詞：“四管”泄漏應力集中煙溫偏差材質飛灰沖刷引言為了防止鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器（簡稱四管）泄漏，減少鍋爐非計劃停運次數，提高鍋爐運行的安全性和經濟性，我們應堅持“預防為主”的方針，摸索“四管”爆漏的特點和規律。分析查找“四管”泄漏的影響因素并且制定有效的防范措施和改造

2、方案，使鍋爐處于良好的運行狀態，最大限度地減少“四管”泄漏次數。1“四管”泄漏原因分類通過查閱石橫發電廠以前關于“四管”泄漏的設備臺帳及防磨防爆檢查記錄，并結合有關防止“四管”泄漏的技術資料，我們對影響“四管”泄漏的原因進行了統計分類，認為影響鍋爐“四管”泄漏的原因有以下幾方面，并且對各類原因進行具體的分析討論：(1)應力集中(2)超溫爆管(3)吹灰器吹損(4)機械磨損(5)飛灰沖刷(6)焊工的焊接質量2“四管”泄漏原因分析及解決措施2.1應力集中2.1.1原因分析產生應力集中主要是由于鍋爐結構及機組啟動中升溫升壓速率控制不好等原因造成的。在鍋爐下部前后拱及左右側墻之間的結合部分在鍋爐啟停過程

3、中會發生膨脹不暢造成應力集中，拉裂管子。另外由于煤質原因使鍋爐結焦嚴重，大焦下落使渣斗內的溫度相對較低的水，被濺到底部水冷壁管壁上，造成該區域管壁熱應力集中；機組負荷變化，爐膛熱負荷變化速度大，使底部水冷壁產生熱應力；機組啟停爐時，爐膛內升降溫速度過快，使水冷壁產生熱應力。三種熱應力的綜合作用，使該區域的應力達到峰值，長期作用在此應力下就極易引發泄漏。2.1.2措施每次檢修時對水冷壁前后拱和左右側墻的結合區域及渣斗上方人孔門處進行仔細檢查，檢查工作主要包括：宏觀檢查水冷壁四角因膨脹不暢而易拉裂的部位；并對渣斗上方人孔門及前后拱容易產生熱應力的區域用測量應力的儀器進行測量，檢查應力集中是否超標；

4、每次鍋爐啟動中做好水冷壁的膨脹記錄，判斷膨脹是否正常。2.2超溫爆管我廠#1、2爐再熱器曾經多次發生超溫泄漏事故，且發生部位大多集中在爐膛的右側。通過與上鍋廠技術人員的共同協作，分析得出影響再熱器超溫爆管的以下幾方面原因：a.爐膛出口處左右側的煙溫偏差，引起再熱器超溫爆管。b.12Cr2MoWVTiB(鋼研-102)材質問題。c.再熱器受熱面面積過多。下面對以上三條原因略作分析。2.2.1對于爐膛出口處的左右側煙溫偏差（1）原因分析對四角切向燃燒鍋爐來說，在爐膛內形成的旋轉上升煙氣流在到達爐膛出口進入水平煙道時，煙氣流將由旋轉運動變為直線運動，此時氣流將以原旋轉圓周的切線方向進入水平煙道內，這

5、就使煙氣流偏向于煙道的某一側，形成了水平煙道左右側的煙溫偏差，從而導致左右側的屏再和末再的巨大吸熱偏差。對于逆時針的切向燃燒鍋爐來說煙氣流往往偏向水平煙道右側，使右側的煙氣量和煙氣溫度均高于左側，導致右側傳熱強度高，傳熱溫差大、使右側受熱面的吸熱量增強，造成右側汽溫和管子金屬壁溫高于左側，并最終導致右側末再頻繁超溫爆管。另外，一次蒸汽與二次蒸汽對溫差熱敏感性不同。一次蒸汽平均每吸收1kcal/kg熱量，溫度升高為0.78，再熱蒸汽平均每吸收1kcal/kg熱量，溫度升高1.78。一、二次蒸汽二者相比，同樣吸熱1kcal/kg熱量，再熱蒸汽溫度變化要比過熱蒸汽高2.3倍，因此當吸熱量發生變化時，

6、二次蒸汽溫度的變化幅度遠比一次汽大得多，二次汽對熱偏差的敏感性亦比一次汽強得多，加上二次汽的對流放熱系數較一次汽低，使再熱器受熱面金屬壁溫更高，更易產生超溫爆管問題。控制循環鍋爐由于調溫需要，不得不將再熱器布置于爐膛出口處，亦就是把對熱偏差最敏感的再熱器設置在煙溫偏差最大的爐膛出口處，這是造成鍋爐左右側再熱汽溫巨大偏差從而導致再熱器超溫爆管的主要原因之一。（2）措施鍋爐右側的偏燒現象由于切向燃燒鍋爐設計形式不能改變，偏燒不可避免的地存在，因此只能從管子材質方面著手考慮，即采用高規格管子材質，提高管子的耐溫性能。經調研，在吳涇、沙角、嘉興、外高橋工程的1025t/h鍋爐上，以及其后的一大批配30

7、0MW機組的1025t/h鍋爐上，均已廣泛地采用了SA213T-91材料以取代12Cr2MoWVTiB材料，并且沒有發生過再熱器超溫爆管事故，證明SA213T-91材料完全能勝任這一高溫部件的工作。因此可以將我廠末再12Cr2MoWVTiB材質更換為TP304H（最外圈）和SA213-T91（其余各圈）材質。2.2.2對于12Cr2MoWVTiB材質問題（1）原因分析早在六十年代初，為使我國電站鍋爐制造事業向大容量高參數發展，根據我國礦產資源情況，要求研制出能用于工作溫度為600620的鎳鉻含量較低的耐熱鋼種,當時我國南方地區研制了12Cr3MoVSiTiB(-11)鋼種,但由于管子成材率低，

8、管子強度數據亦偏低等原因，未能達到原先設計要求值，因此在七十年代末逐漸停止使用，代之以鋼研-102材料。八十年代在引進300MW-600MW機組鍋爐的過熱器和再熱器等受壓件中決定采用鋼研-102材料，在300MW鍋爐設計中，末級過熱器受熱面管子金屬溫度在570左右，全部采用鋼研-102材料，屏式過熱器中，有部份管子金屬溫度在570左右，亦采用了鋼研-102材料，經過多年使用，末發現有爆管等不正常情況。末級再熱器中有部份管子金屬溫度在600左右，我廠也采用了鋼研-102材料，這些采用鋼研-102材料的再熱器管，在投運23年以后，在末級再熱器的高溫部位均先后發生了多次爆管事故，經對末級再熱器的鋼研

9、-102管材表面進行宏觀檢查，發現這些管材表面均存在著嚴重的氧化銹蝕情況，一般均有34層的氧化皮，每層厚度約在0.5毫米左右。實踐證明鋼研-102材料的高溫抗氧化性能較差，未能達到研制時的性能要求，因此不宜用于600左右的工作溫度。對于切向燃燒鍋爐來說，在再熱器區形成的煙氣側偏差情況，應該說基本上是相同的，問題在于末級再熱器所采用的材料，國外均采用了SA213Tp-304H奧氐體的耐熱不銹鋼，該鋼材的抗氧化溫度可以高達704，所以從末出現過超溫爆管等事故，這就說明既然煙氣側的偏差是難易徹底消除的，只要選用合適材料，同樣可以保證鍋爐愛壓部件的長期安全運行。（2）措施同2.1.2措施2.2.3對于

10、再熱器受熱面面積過多問題（1）原因分析在1、2號爐的鍋爐熱力計算中，對于爐內換熱計算，美國CE公司按照清潔爐膛計算，（爐膛沾污程度“dirty“值=0)計算結果，爐內輻射換熱強烈，計算爐膛出口煙溫較低為1005。但在實際運行中，根據電廠提供的煤質資料來看這些煤質在燃燒以后產生的煙灰，對爐膛水冷壁將有某種程度的沾污，使爐內輻射換熱程度變弱，爐膛出口煙溫的實際數值高于設計值（1005）使再熱器區的煙溫升高，傳熱溫差加大，引起屏再和末再吸熱量增大，再熱汽溫升高，從而導致再熱器超溫爆管。對于鍋爐設計計算，爐膛水冷壁沾污程度的嚴重與否，取決于燃料的煤灰特性，和爐膛受熱面熱負荷的高低（即爐膛容積大小）。對

11、于燃用灰熔點溫度t1、t2、t3較低，灰成份中易污染礦物質含量較多，以及煤的含硫量較高的燃料，容易引起爐膛水冷壁沾污。在我廠#3、#4爐的鍋爐設計計算中，我們適當取用了爐膛水冷壁沾污程度dirty=55%，經計算后相應的爐膛出口煙溫為1066和實際運行情況較吻合，由于#3、#4爐的爐膛出口煙溫計算值高，再熱器的計算受熱面面積亦較#1、#2爐少，再加上#3、#4爐其他方面的改進，所以未出現再熱器超溫爆管事故，現將#1、#2爐和#3、#4爐的設計差異列表對比如下：（僅列出影響再熱器汽溫的部份有關數據）（2）措施我廠的#1、#2鍋爐因對爐膛傳熱計算中煤種的沾污系數數值取用不當，致使再熱器和過熱器的受

12、熱面積過多，使得運行工況的熱力數據偏離原設計值較大，過熱蒸汽和再熱蒸汽的容易超溫。經過熱力計算決定減少末再及屏再受熱面面積。具體布置為末再的管屏高度從10.7m縮短至8.37m，內圈高度5.5m縮短至3m（見附圖），節距排列均保持不變，計算受熱面由1673m2減少至1290m2，約減少23%。對屏再受熱面為避免繞管底部與爐膛鼻子斜坡的碰撞，可將管屏斜底，向上平移100mm，受熱面變動很小，外圈管下底部材料可調換為T91。再熱器受熱面減少后，噴水大量減少，鍋爐的燃煤量相應減少，熱量重新平衡，對鍋爐效率及排煙溫度均影響不大。2.3吹灰器吹損2.3.1原因分析通過歷次大小修防磨防爆檢查結果及爆管記錄

13、可以看出，吹灰器對受熱面的吹損主要是由于以下幾方面造成的:a.吹灰器內漏b.吹灰器不旋轉c.吹灰器吹灰時帶水d.吹灰器吹灰蒸汽壓力過高例如：2003年4月在#1鍋爐15米E12吹灰器孔處發生蒸汽吹損造成的泄漏；在以前大小修防磨防爆檢查中曾發現過長吹吹損后屏過熱器最外圈、低溫過熱器水平段、省煤器豎直段的現象。2.3.2措施（1）大小修時宏觀檢查吹灰器孔周圍的管子，對檢查中發現的存在吹損的管子加裝防磨罩，并對吹灰器進行檢查檢修；（2）對內漏的吹灰器必須及時更換合格的DVT閥；（3）對不旋轉的吹灰器進行檢修，修復或更換旋轉電機及變速箱；（4）加強對吹灰器疏水調閥的檢修維護，保證其吹灰時能夠正常開啟進

14、行疏水；（5）調整各吹灰器的壓力至規定范圍（1.01.5MPa）2.4機械磨損2.4.1原因分析由于管卡、支吊架松動，定位塊脫落，在運行過程中與管子相互摩擦刮蹭，天長日久就會出現管子的磨損，這是管子尤其是再熱器管子發生爆破的一個隱患。我廠曾出現磨損的部位是末再管卡處及低溫過熱器支吊架處。2.4.2措施對于#4爐末再出現的定位塊脫落，管卡松動造成的管子磨損我們采取重新焊接定位塊，調整管卡子的方法進行處理，并且加強在機組大小修過程中對管子支吊架及管卡等部位的檢查。2.5飛灰沖刷2.5.1原因分析飛灰沖刷主要出現的尾部受熱面，煙氣攜帶的灰份顆粒在尾部煙道中造成的沖刷最為嚴重，吹損部位主要是低溫過熱器、省煤器、低溫過熱器入口聯箱、下部過熱器環形聯箱等。2.5.2措施在大小修防磨防爆檢查中加強對以上部位的重點檢查，尤其是存在煙氣走廊的部位；在低溫過熱器及省煤器U型彎處加蓋防磨罩，聯箱上方也應該加裝防磨裝置。2.6焊工的焊接質量2.6.1原因分析在“四管”缺陷處理過程中，可能由于焊工的焊接標準不高，使焊接質