鍋爐四管泄漏的原因分析和預(yù)防措施

    在電廠運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐四管泄漏事故在全廠事故及非計(jì)劃停運(yùn)中占有很大的比重，是影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要原因之一。本文從引發(fā)“四管”泄漏的主要原因?yàn)榍腥朦c(diǎn)，有針對(duì)性地闡述了鍋爐四管泄漏的產(chǎn)生機(jī)理及預(yù)防措施，目的是指導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)行鍋爐調(diào)節(jié)，進(jìn)而來(lái)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(shù)的進(jìn)步和管理水平的提高，鍋爐運(yùn)行的安全性能有了很大的保障。但是，相比之下,鍋爐的運(yùn)行可靠性仍舊是影響發(fā)電廠運(yùn)行可靠性的首要因素，尤其是鍋爐水冷壁管、省煤器管、過(guò)熱器管和再熱器管的損壞泄漏—通稱“四管”泄漏對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行影響最大。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),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(jī)組甚至高達(dá)50％～70％；而且鍋爐運(yùn)行中如發(fā)生“四管”泄漏事故，必須因此而被迫停機(jī)停爐,電廠的經(jīng)濟(jì)效益也因此遭到嚴(yán)重影響；另外受熱面管爆破時(shí)，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(jī)組安全發(fā)電的首要因素。認(rèn)真做好防止鍋爐受熱面的泄漏爆管工作，對(duì)減少機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)和提高設(shè)備健康水平將是十分關(guān)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(shè)備運(yùn)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(zhì)量等方面，往往屬于質(zhì)量管理問(wèn)題。這種管子缺陷在設(shè)備沒(méi)有運(yùn)行之前就已經(jīng)存在了，大都與設(shè)備運(yùn)行沒(méi)有直接的關(guān)系。此類缺陷一旦找到，消缺的技術(shù)方法一般都很明確簡(jiǎn)單，這里應(yīng)不再分析闡述。另一類原因與設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程有密切的關(guān)系。由于設(shè)備（并非管子本身）存在某些問(wèn)題或者運(yùn)行方面存在問(wèn)題，導(dǎo)致管子在運(yùn)行過(guò)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(fù)雜，主要有以下幾種：

1) 過(guò)、再熱器超溫導(dǎo)致爆管泄漏。

2) 因高溫腐蝕使管壁腐蝕減薄導(dǎo)致爆管泄漏。

3) 鍋爐受熱面的飛灰及吹灰磨損導(dǎo)致爆管泄漏。

4) 管內(nèi)結(jié)垢腐蝕導(dǎo)致爆管泄漏。

以上4 種損壞方式較常見(jiàn)，而且解決這些問(wèn)題的技術(shù)難度也比較大，下面遂條進(jìn)行分析。

3、關(guān)于過(guò)、再熱器超溫爆管原因的分析和預(yù)防措施

3.1 過(guò)、再熱器超溫失效機(jī)理分析

從失效機(jī)理上區(qū)分，過(guò)熱器、再熱器的超溫爆漏主要是由短期過(guò)熱、長(zhǎng)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(guò)熱。金屬在超過(guò)其額定溫度運(yùn)行時(shí)，有短期過(guò)熱爆管和長(zhǎng)期超溫爆管兩種情況。短期過(guò)熱是指由于運(yùn)行條件(如工質(zhì)溫度和換熱狀況)異常變化時(shí)，壁溫急劇升高所引起的過(guò)熱破壞。當(dāng)發(fā)生此類問(wèn)題時(shí)，盡管爆破前壁溫很高，但在這一溫度下短時(shí)就發(fā)生了破壞，因此管子內(nèi)金相組織無(wú)大變化，外壁也還沒(méi)有產(chǎn)生氧化皮；同時(shí)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(diǎn)是有淬硬組織或加部分鐵素體。受熱面長(zhǎng)期過(guò)熱是指由于熱偏差、工質(zhì)流量偏差，或積垢、堵塞、錯(cuò)用材料等原因，管內(nèi)工質(zhì)換熱較差，金屬長(zhǎng)期處于幅度不很大的超溫狀況下運(yùn)行，由于長(zhǎng)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(zhǎng)期過(guò)熱。長(zhǎng)期過(guò)熱引起破壞時(shí)，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(guò)熱器及再熱器超溫的主要原因分析：

1) 煙溫總體偏高

導(dǎo)致煙溫偏高的原因可從兩個(gè)方面分析：一是爐膛出口煙溫總體高于設(shè)計(jì)值，二是局部煙溫偏高，前者與煤的結(jié)渣性能關(guān)系較大，爐內(nèi)結(jié)渣，即使不甚嚴(yán)重也會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛出口煙溫升高；此外，煤的燃燼性能也會(huì)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(guò)粗時(shí)，火焰甚至?xí)系竭^(guò)熱器區(qū)。后者則主要由煙氣偏流引起。

2) 煙氣偏流和工質(zhì)流量不均

這是目前大型四角切圓燃燒鍋爐產(chǎn)生過(guò)熱爆管的最常見(jiàn)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(guò)熱器方式不妥產(chǎn)生流量不均，二者在危險(xiǎn)管上相疊加，最終使金屬超溫而導(dǎo)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(zhuǎn)。爐內(nèi)的旋轉(zhuǎn)氣流到達(dá)爐膛出口時(shí)將折轉(zhuǎn)向前流動(dòng)，對(duì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)切圓的鍋爐，右側(cè)氣流的流向與旋轉(zhuǎn)同向，流速疊加，因而流量、流速均大。左側(cè)氣流的流向與旋轉(zhuǎn)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(dòng)進(jìn)行輻射和對(duì)流換熱，左側(cè)煙量大(熱容大)因而溫降小，故對(duì)流受熱面的出口煙溫也高；而右側(cè)則煙溫低。這樣又由于流量偏差進(jìn)一步引起煙溫偏差。煙氣經(jīng)過(guò)受熱面以后，煙溫偏差不但沒(méi)有減小，反而增大。同時(shí)，煤灰顆粒濃度對(duì)煙溫偏差起著重要作用。另外，三次風(fēng)的某些運(yùn)行工況對(duì)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(zhuǎn)動(dòng)量相對(duì)更大些，故會(huì)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(zhuǎn)向后歷經(jīng)的行程不同，下部近，上部遠(yuǎn)；過(guò)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(fù)荷的增大，煙氣流動(dòng)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(duì)流過(guò)熱器區(qū)域的煙溫偏差。近來(lái)有研究認(rèn)為，很可能是由于煤粉粒子旋轉(zhuǎn)上行至大屏底部時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)圈數(shù)少，所以產(chǎn)生了粉量左少右多的偏差所致。

3) 升負(fù)荷速率偏高

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

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

3.3 預(yù)防過(guò)、再熱器超溫措施

1) 升負(fù)荷率的控制

為抑制升負(fù)荷時(shí)的過(guò)熱器壁溫升高，鍋爐升負(fù)荷時(shí)不可過(guò)快。增負(fù)荷需大量增投煤粉時(shí)，應(yīng)盡可能事先將升負(fù)荷速度減緩或者暫停升負(fù)荷再進(jìn)行。如果在升負(fù)荷速率較快情況下大量投粉，則會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱器或再熱器金屬壁溫的瞬間升高。同時(shí)，煤粉量的增加亦應(yīng)較為緩慢。

2) 爐內(nèi)送風(fēng)量的調(diào)整

在相同負(fù)荷下適當(dāng)減小爐膛出口的過(guò)量空氣系數(shù)，爐膛出口煙溫基本不變，但煙氣流量減少，過(guò)熱器煙側(cè)放熱減弱，壁溫降低。減少二次風(fēng)量對(duì)煙溫和壁溫的分布基本沒(méi)有影響。

3) 煤粉細(xì)度控制

適當(dāng)減小煤粉細(xì)度可使?fàn)t內(nèi)燃燒提前結(jié)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(fēng)速調(diào)節(jié)

當(dāng)一次風(fēng)速超過(guò)一定數(shù)值以后，隨一次風(fēng)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(diào)整時(shí)應(yīng)對(duì)一次風(fēng)速加以控制，不得過(guò)大。

5) 噴燃器傾角的調(diào)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(diào)節(jié)來(lái)控制的。

6) 汽溫與壁溫監(jiān)督

為保證過(guò)熱器和再熱器的金屬安全，大型鍋爐的各級(jí)過(guò)熱器出口均安裝了爐外壁溫測(cè)點(diǎn)。由于管外換熱很弱，所以就以這些測(cè)點(diǎn)的溫度代表相應(yīng)管子的工質(zhì)出口溫度。運(yùn)行中除必須監(jiān)視左、右側(cè)主蒸汽溫度(再熱器溫)整體不超溫外，還應(yīng)監(jiān)視各管子的熱偏差，按照調(diào)整好的出口溫度報(bào)警值進(jìn)行監(jiān)督。運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)過(guò)熱器特別是屏式過(guò)熱器和末級(jí)高溫過(guò)熱器金屬溫度的監(jiān)視，并作好有關(guān)的運(yùn)行定期記錄和分析工作。

爐外壁溫與管子金屬的最危險(xiǎn)點(diǎn)壁溫并不相同，但其間有一定的關(guān)系。進(jìn)行專門的燃燒調(diào)整試驗(yàn)可確定這個(gè)關(guān)系的具體規(guī)律，以便根據(jù)控制危險(xiǎn)點(diǎn)壁溫在相應(yīng)材質(zhì)的極限使用壁溫下的原則，來(lái)確定爐外壁溫的調(diào)整控制值和運(yùn)行操作方式。運(yùn)行人員應(yīng)按此控制值監(jiān)視爐外壁溫測(cè)點(diǎn)，即可保證爐內(nèi)管子不超溫爆管。當(dāng)發(fā)現(xiàn)壁溫超限應(yīng)分析原因，通過(guò)運(yùn)行調(diào)整使之盡快恢復(fù)正常并認(rèn)真做好記錄。

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

4 水冷壁、過(guò)熱器、再熱器因高溫腐蝕導(dǎo)致泄漏的原因分析和預(yù)防措施

鍋爐的水冷壁、過(guò)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(dǎo)致發(fā)生泄露和爆破事故，是威脅電廠鍋爐安全運(yùn)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(wèn)題最為嚴(yán)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(biāo)高上下，與是否結(jié)渣無(wú)關(guān)。向火側(cè)的正面腐蝕最快，背火側(cè)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(yuǎn)超過(guò)氧化速度，二者之比約為45：1。

4.1 高溫腐蝕的機(jī)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(guò)熱器和再熱器，后者多發(fā)生于爐膛水冷壁。運(yùn)行分析發(fā)現(xiàn)，凡腐蝕嚴(yán)重的鍋爐水冷壁，都在相應(yīng)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(jī)理

發(fā)生硫化物型高溫腐蝕的管子，表面的結(jié)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(guò)程是：當(dāng)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(shí)，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(dú)存在，當(dāng)管壁溫度達(dá)350℃及以上時(shí)游離態(tài)硫和鐵會(huì)生成硫化亞鐵，而硫化亞鐵可進(jìn)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(guò)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(fù)合硫酸鹽。其形成過(guò)程為：在壁溫為310～420℃時(shí)管壁被氧化，使受熱面外表形成一層Fe2O3和極細(xì)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(kuò)散作用到達(dá)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(fù)合硫酸鹽，復(fù)合硫酸鹽在550～710℃范圍內(nèi)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(fù)合硫酸鹽對(duì)管壁有強(qiáng)烈的腐蝕作用，尤其在650～700℃時(shí)腐蝕最強(qiáng)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(huì)使舊的腐蝕產(chǎn)物不斷去除而將純金屬暴露于腐蝕介質(zhì)下，從而加速上述腐蝕過(guò)程。

4.2 影響高溫腐蝕的因素

1) 高參數(shù)、大容量帶來(lái)的問(wèn)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(dá)400℃或更高。壁溫越高，高溫腐蝕將越嚴(yán)重。有資料表明，在相同的H2S濃度下，當(dāng)管子壁溫低于300℃時(shí)，腐蝕速度很慢或不腐蝕。而壁溫在400℃~500℃范圍內(nèi)，則壁面溫度的影響呈指數(shù)關(guān)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(nèi)工質(zhì)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(fù)荷。運(yùn)行中管子壁溫與水冷壁熱負(fù)荷qS有關(guān)。在相同的工質(zhì)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(huì)促進(jìn)FeS與O2的反應(yīng)(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?fàn)t內(nèi)局部區(qū)域的燃燒強(qiáng)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(nèi)燃燒工況組織不好，易發(fā)生高溫腐蝕。

2) 煤質(zhì)

煤種是造成高溫腐蝕的主要原因之一。國(guó)內(nèi)大型機(jī)組的調(diào)查表明，發(fā)生較嚴(yán)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(shuō)明煤種與高溫腐蝕的關(guān)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(duì)高溫腐蝕的影響上則是煤粉火焰拖長(zhǎng)，大量煤粉粒子只是在到達(dá)水冷壁附近才開(kāi)始燃燒和燃燼，未燃燼的碳進(jìn)一步燃燒時(shí)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(duì)高溫腐蝕也有顯著影響。

煤粉細(xì)度對(duì)高溫腐蝕的影響與煤質(zhì)相似，煤粉顆粒太粗將導(dǎo)致火焰拖長(zhǎng)，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(jī)出力顯得不足。在此情況下，電廠往往不得不增大煤粉細(xì)度以滿足制粉出力的要求，也會(huì)使得燃燒推遲及刷墻現(xiàn)象加劇。

3) 爐內(nèi)燃燒的風(fēng)粉分離

四角切圓燃燒鍋爐普遍存在的爐內(nèi)一、二次風(fēng)氣流的分離現(xiàn)象，是導(dǎo)致高溫腐蝕的空氣動(dòng)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(fēng)間隔布置，平行射入爐膛。理想的著火過(guò)程應(yīng)是一次風(fēng)噴出后不久即被動(dòng)量較大的二次風(fēng)所卷吸，著火后的煤粉氣流被卷入二次風(fēng)射流中燃燒。由于一次風(fēng)氣流混入動(dòng)量大的二次風(fēng)中，使火炬射流剛性加強(qiáng)，不易受于擾，從而在整個(gè)燃燒器區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)燃料與空氣強(qiáng)烈混合的、穩(wěn)定燃燒的旋轉(zhuǎn)火炬。但爐內(nèi)的實(shí)際燃燒過(guò)程并非如此。為了保證穩(wěn)定燃燒，一次風(fēng)出口風(fēng)速往往控制得較低(貧煤鍋爐一般為20～25m／s)，而二次風(fēng)風(fēng)速一般為40～45m／s，從而使一、二次風(fēng)的射流剛性相差較大。一、二次風(fēng)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(cè)不同補(bǔ)氣條件的影響，使氣流向背火側(cè)偏轉(zhuǎn)，此時(shí)剛性較弱的一次風(fēng)射流將比二次風(fēng)偏離更大的角度，從而使一、二次風(fēng)分離。一、二次風(fēng)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(fēng)射流偏離了二次風(fēng)，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(gè)重要原因。

4) 切圓直徑與貼壁風(fēng)速

據(jù)對(duì)一些高溫腐蝕嚴(yán)重的鍋爐的試驗(yàn)表明，這些鍋爐強(qiáng)風(fēng)環(huán)直徑都明顯偏大，貼壁風(fēng)速與強(qiáng)風(fēng)環(huán)最大風(fēng)速之比均在0.8 以上，有的鍋爐最大風(fēng)速處距水冷壁僅1～2m，熱態(tài)時(shí)由于氣體膨脹還會(huì)更貼近水冷壁。這就造成鍋爐的燃燒強(qiáng)烈區(qū)域處于水冷壁附近，而爐膛中心相對(duì)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(fēng)速勢(shì)必加強(qiáng)煤粉顆粒對(duì)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(nèi)氧量及溫度波動(dòng)

運(yùn)行中若操作不當(dāng)，爐內(nèi)氧量及溫度波動(dòng)過(guò)于劇烈(如給粉量波動(dòng))，使水冷壁附近氧化氣氛和還原氣氛交替出現(xiàn)，導(dǎo)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(zhì)提供大量的反應(yīng)表面。

6) 爐管內(nèi)部結(jié)垢導(dǎo)致壁溫升高，腐蝕加快

某鍋爐下輻射區(qū)兩側(cè)水冷壁的試驗(yàn)表明，當(dāng)水冷壁管的內(nèi)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(nèi)部結(jié)垢與水質(zhì)和燃燒調(diào)整有很大關(guān)系，不均勻的管子的熱流密度，會(huì)使熱流密度較大的管子結(jié)垢較重。 ．

4.3 減輕和防止水冷壁高溫腐蝕的運(yùn)行措施

從以上爐內(nèi)燃燒工況的分析可以得出這樣的結(jié)論：只要想辦法避免煤粉氣流到水冷壁附近去強(qiáng)烈燃燒，就可以有效的避免水冷壁的高溫腐蝕。當(dāng)然，對(duì)不同的鍋爐需要采用不同的燃燒裝置和運(yùn)行調(diào)整方式。

1) 合理配風(fēng)及強(qiáng)化爐內(nèi)氣流擾動(dòng)混合為減輕高溫腐蝕，合理配風(fēng)的原則是：

①保持不致太小的爐膛過(guò)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(guò)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(jìn)行，因?yàn)樵谶@些區(qū)域，激烈燃燒所伴隨的強(qiáng)還原性氣氛并不與水冷壁管直接接觸，因而不會(huì)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(huì)較快發(fā)生。

為此，燃燒調(diào)整時(shí)可采取如下措施：

(1) 直流式燃燒器應(yīng)適當(dāng)開(kāi)大燃料風(fēng)擋板，使一次風(fēng)粉被高速的周界風(fēng)包圍起來(lái)，增加其剛性，避免大的偏轉(zhuǎn)。

(2) 合理調(diào)整一次風(fēng)風(fēng)速。直流燃燒器，適當(dāng)增加一次風(fēng)風(fēng)速有利于防止氣流偏轉(zhuǎn)；但對(duì)旋流燃燒器若一次風(fēng)風(fēng)速過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致燃燒推遲，并在中間激烈燃燒、碰撞，導(dǎo)致氣流在兩側(cè)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(dāng)減小燃燒切圓直徑，使激烈燃燒區(qū)域移向爐膛中心。調(diào)整燃燒使?fàn)t內(nèi)火焰均勻地充滿爐膛，避免火焰長(zhǎng)期固定地偏向一邊。

(4) 合理分配控制各燃燒器負(fù)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(nèi)局部火焰最高溫度。

(5) 注意檢查和試驗(yàn)各風(fēng)量擋板的調(diào)節(jié)位置應(yīng)可靠、正確，如有缺陷及時(shí)糾正。不然就會(huì)使配風(fēng)工況紊亂，燃燒過(guò)程難以控制，導(dǎo)致風(fēng)粉氣流刷墻等。

2) 保持良好的供粉

對(duì)于中儲(chǔ)式系統(tǒng)，應(yīng)保持粉倉(cāng)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(dòng)。對(duì)于直吹式系統(tǒng)，應(yīng)注意控制一次風(fēng)壓不可太低。

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

4) 控制壁溫

避免管內(nèi)結(jié)垢。防止?fàn)t膛局部熱負(fù)荷過(guò)高。通過(guò)運(yùn)行調(diào)整以降低受熱面的壁溫。

5) 加強(qiáng)水質(zhì)的監(jiān)督與控制

加強(qiáng)水質(zhì)的監(jiān)督與控制，避免水冷壁管內(nèi)結(jié)垢引起壁溫升高。此外，水冷壁熱流不均也會(huì)促進(jìn)內(nèi)部結(jié)垢。

6) 化驗(yàn)人員要將入爐煤的工業(yè)分析結(jié)果及時(shí)通知當(dāng)班值、班長(zhǎng)以及運(yùn)行車間的管理人員，以便掌握當(dāng)班燃煤的特性。當(dāng)燃用硫分較高的煤時(shí)應(yīng)作好摻配，并適當(dāng)增加氧量及側(cè)二次量（或周界風(fēng)量）。

5 鍋爐受熱面的飛灰及吹灰磨損的原因分析及預(yù)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(zhì)，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(yán)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(lái)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(duì)飛灰磨損的機(jī)理及規(guī)律進(jìn)行討論。

5.1 飛灰磨損的機(jī)理

在鍋爐煙道中煙氣沖刷受熱面時(shí)，往往存在一定數(shù)量帶有一定動(dòng)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(shí)，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(jié)果是使正對(duì)氣流方向的壁面上出現(xiàn)明顯的麻點(diǎn)。斜向沖擊時(shí)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(diǎn)上的沖擊力和切向力的作用也不相同，導(dǎo)致了飛灰對(duì)各管磨損程度的差異。

飛灰磨損不但會(huì)造成受熱面的頻繁更換，而且還可導(dǎo)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(yùn)行中對(duì)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(cè)對(duì)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(yīng)全面考慮，以確定經(jīng)濟(jì)、合理的煙氣流速。

在煙道中，有時(shí)存在只有很少管子或沒(méi)有管子阻隔的狹窄煙氣通道，如管束側(cè)邊管排與煙道前后墻間的空隙、管束彎頭端與側(cè)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(shí)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(duì)管壁的沖擊次數(shù)越多，磨損也就越嚴(yán)重。在鍋爐中，轉(zhuǎn)彎煙道外側(cè)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(yán)重。此外，對(duì)于燃用高灰分煤種的鍋爐，受熱面的磨損情況也要更嚴(yán)重些。

3) 灰粒特性

灰粒越粗、越硬，則磨損越嚴(yán)重，具有銳利棱角的灰粒比球形灰粒造成的磨損要嚴(yán)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(guò)熱器或再熱器等受熱面。燃燒工況惡化時(shí)，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(jī)會(huì)概率，飛灰撞擊率越大則磨損越嚴(yán)重。

5) 燃燒工況

運(yùn)行中如果燃燒風(fēng)量使用過(guò)大，除對(duì)燃燒安全、經(jīng)濟(jì)造成影響外，還會(huì)由于煙氣量的加大而使磨損速度增加。計(jì)算表明，省煤器處的過(guò)量空氣系數(shù)由1．2 增大為1．3 時(shí)，磨損可能會(huì)增加約25％。鍋爐煙道的漏風(fēng)也會(huì)帶來(lái)同樣的問(wèn)題，應(yīng)注意防止；運(yùn)行中如果煤粉細(xì)度控制不良，飛灰粒度和動(dòng)能大，磨損加速。爐內(nèi)燃燒工況組織不好時(shí)，飛灰含碳量增加，灰粒變得較硬，也會(huì)加快磨損。如果煙道內(nèi)出現(xiàn)局部結(jié)灰現(xiàn)象，則煙氣偏向另一側(cè)并且速度增高，會(huì)加快另一側(cè)的磨損。

5.3 減輕飛灰磨損的運(yùn)行措施

1) 為減輕飛灰磨損，應(yīng)從運(yùn)行調(diào)整著手，控制合理的過(guò)剩空氣系數(shù)、減少鍋爐各處的漏風(fēng)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(yīng)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(yán)重。

3) 應(yīng)搞好鍋爐的燃燒調(diào)整，避免不完全燃燒的發(fā)生。

4) 嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行爐本體及空預(yù)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(nèi)再燃燒現(xiàn)象的發(fā)生。定期檢查煤粉細(xì)度，防止煤粉過(guò)粗，調(diào)整好風(fēng)粉的配比，保證煤粉及時(shí)完全燃燒，搞好運(yùn)行調(diào)度，避免長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行。一旦發(fā)生煙道再燃燒，應(yīng)即停爐處理，并關(guān)閉煙、風(fēng)道所有擋板，待燃燒熄滅后再進(jìn)行清理。

5) 組織好爐內(nèi)的燃燒工況，避免煙氣偏流造成局部煙速過(guò)高。

5.4 鍋爐吹灰造成爐管磨損的原因

1) 吹灰次數(shù)過(guò)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(cuò)誤時(shí)，汽水嚴(yán)重沖刷管壁，使水冷壁管金屬?gòu)?qiáng)度變?nèi)酢．?dāng)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(dāng)，如吹灰器運(yùn)行過(guò)程中因電機(jī)過(guò)負(fù)荷而跳閘時(shí)，未及時(shí)到就地將吹灰器搖出，關(guān)閉吹灰器上的進(jìn)汽閥，將會(huì)導(dǎo)致?tīng)t管磨損。

5.5 預(yù)防鍋爐吹灰造成爐管磨損的措施

1) 蒸汽吹灰的周期，應(yīng)根據(jù)燃煤的特性和鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)決定。鍋爐如燃用灰熔點(diǎn)低的煤種時(shí)，可有選擇地增加易結(jié)焦部位的吹灰器的運(yùn)行次數(shù)，但應(yīng)注意控制吹灰頻度，防止吹灰過(guò)頻導(dǎo)致吹損爐管。

2) 吹灰時(shí)要嚴(yán)格遵守規(guī)程要求，避免汽水嚴(yán)重沖刷管壁，使水冷壁管金屬?gòu)?qiáng)度變?nèi)酢４祷艺羝钠麎骸⑵麥貞?yīng)符合要求，吹灰疏水要徹底，不準(zhǔn)將含水的蒸汽進(jìn)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(dāng)吹灰器運(yùn)行過(guò)程中因電機(jī)過(guò)負(fù)荷而跳閘時(shí)，應(yīng)及時(shí)到就地將吹灰器搖出，關(guān)閉吹灰器上的進(jìn)汽閥。

6、管內(nèi)結(jié)垢造成爐管損壞的原因分析及預(yù)防措施

6.1 管內(nèi)結(jié)垢腐蝕造成爐管損壞的原因分析

管內(nèi)結(jié)垢的原因是爐水品質(zhì)長(zhǎng)期不合格和水冷壁管內(nèi)工質(zhì)流速低，從而引起管內(nèi)結(jié)垢。當(dāng)管內(nèi)結(jié)垢后水冷壁內(nèi)工質(zhì)對(duì)管壁的冷卻能力下降，管壁溫度上升，金屬?gòu)?qiáng)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(jī)械強(qiáng)度下降，同時(shí)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(jī)械強(qiáng)度急劇下降。另外管壁內(nèi)部結(jié)垢會(huì)產(chǎn)生垢下腐蝕，同樣會(huì)減薄金屬壁厚，減弱金屬的機(jī)械強(qiáng)度。鍋爐在停爐備用時(shí)易產(chǎn)生氧化腐蝕。

當(dāng)蒸汽品質(zhì)長(zhǎng)期不合格，蒸汽帶有的鹽分會(huì)慢慢地沉積在過(guò)熱器管內(nèi)，管內(nèi)積鹽結(jié)垢后工質(zhì)對(duì)管壁的冷卻能力下降，使管壁超溫而損壞管子。

6.2 管內(nèi)結(jié)垢的預(yù)防措施

1) 為了避免管內(nèi)結(jié)垢腐蝕，必須加強(qiáng)對(duì)爐水、給水的化學(xué)監(jiān)督，做好除氧器的運(yùn)行工作，使水中含氧量符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。嚴(yán)格按照化學(xué)監(jiān)督要求建立定期的排污制度，保證爐水質(zhì)量，而且對(duì)受熱面管子定期進(jìn)行割管檢查，以了解管內(nèi)結(jié)垢、腐蝕情況，檢查部位應(yīng)選在熱負(fù)荷較強(qiáng)的地方，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)換管。此外，還必須做好鍋爐停用期間保養(yǎng)工作。

2) 運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督，確保汽水分離器工作可靠，維持正常汽包水位運(yùn)行，防止蒸汽惡化。如果發(fā)現(xiàn)汽水品質(zhì)不合格，必須分析其原因，并采取必要的措施，提高給水品質(zhì)，加強(qiáng)連排、定排，通過(guò)熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步校對(duì)水位計(jì)等。當(dāng)鍋爐連續(xù)運(yùn)行達(dá)到規(guī)定周期，或在運(yùn)行中發(fā)生過(guò)滿水以致?tīng)t水進(jìn)入過(guò)熱器，以及爐子經(jīng)大修后，都必須沖洗過(guò)熱器，以除去過(guò)熱器內(nèi)的積鹽。

7 結(jié) 論

本文對(duì)四管泄漏的現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，并在有針對(duì)性地深入分析產(chǎn)生四管泄漏的原因及機(jī)理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)地論述了預(yù)防鍋爐四管泄漏運(yùn)行應(yīng)采取的具體措施。