鍋爐運(yùn)行中發(fā)生“四管”爆破的原因分析

（一）鍋爐運(yùn)行中爐內(nèi)燃燒工況組織不好，爐膛存在火焰偏斜，沖刷，溫度場(chǎng)分配不均，存在局部較高等現(xiàn)象，使部分受熱面積灰、結(jié)焦，部分受熱面金屬管壁結(jié)焦、積灰后，由于其熱阻增加，與高溫?zé)煔鈸Q熱能力下降，燃料燃燒釋放的熱量不能及時(shí)被受熱面吸收，使?fàn)t內(nèi)溫度升高，造成部分管壁過(guò)熱，金屬管壁超過(guò)其額定溫度運(yùn)行時(shí)，有短期超溫和長(zhǎng)期超溫兩種情況，因此造成受熱面過(guò)熱爆管有短期過(guò)熱和長(zhǎng)期過(guò)熱兩類(lèi)現(xiàn)象，受熱面短期過(guò)熱是指鍋爐受熱面內(nèi)部工質(zhì)短時(shí)間內(nèi)換熱狀況嚴(yán)重惡化時(shí)，壁溫急劇上升，使鋼材強(qiáng)度大幅度下降，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)造成金屬過(guò)熱引起爆管。導(dǎo)致短期過(guò)熱的原因有：管內(nèi)汽水流量嚴(yán)重分配不均；爐內(nèi)局部熱負(fù)荷過(guò)高；管子內(nèi)部嚴(yán)重結(jié)垢；異物嚴(yán)重堵塞管子；錯(cuò)用鋼材等。長(zhǎng)期過(guò)熱主要發(fā)生在高溫過(guò)熱器的外圈向火面，低溫過(guò)熱器也可能發(fā)生，受熱面過(guò)熱后，管材金屬超過(guò)允許使用的極限溫度，內(nèi)部組織發(fā)生變化，降低了許用應(yīng)力，管子在內(nèi)應(yīng)力作用下產(chǎn)生塑性變形，最后導(dǎo)致超溫爆管；另外，受熱面長(zhǎng)期過(guò)熱時(shí)，鍋爐受熱面管子由于熱偏差、水動(dòng)力偏差或積垢、堵塞等原因，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態(tài)下運(yùn)行，管子金屬在應(yīng)力作用下發(fā)生蠕變（管子脹粗），直到破裂爆管。

（二）鍋爐運(yùn)行中產(chǎn)生熱疲勞：鍋爐在使用過(guò)程中，如果啟、停頻繁、工況劇烈變動(dòng)、、負(fù)荷大幅增減、汽溫、汽壓波動(dòng)劇烈，使受熱面管壁在交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生金屬疲勞，會(huì)引起管壁強(qiáng)度下降，導(dǎo)致運(yùn)行中產(chǎn)生爆管事故。

（三）鍋爐運(yùn)行中局部受熱面飛灰磨損，磨損會(huì)使受熱面管壁減薄，強(qiáng)度降低導(dǎo)致爆管。飛灰磨損與飛灰速度、粒度、管束布置形式等有關(guān)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)鍋爐負(fù)荷過(guò)高，受熱面結(jié)焦、積灰形成煙氣走廊等情況下受熱面管壁磨損較為嚴(yán)重，這類(lèi)事故較多發(fā)生在省煤器，造成省煤器爆管的最主要的原因是飛灰磨損和焊接質(zhì)量這兩方面。運(yùn)行實(shí)踐表明，在鍋爐的過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器三個(gè)主要對(duì)流受熱面中，省煤器的磨損最嚴(yán)重。因?yàn)槭∶浩魍ǔＪ清e(cuò)列布置，煙氣對(duì)錯(cuò)列管束的沖刷比較強(qiáng)烈，磨損比順列布置嚴(yán)重得多，而且省煤器處的煙氣溫度比較低，煙氣中灰粒相對(duì)較硬，這兩個(gè)因素使得省煤器磨損比過(guò)熱器及空預(yù)器嚴(yán)重的多，導(dǎo)致磨損的原因有：燃煤含灰量高，飛灰中夾帶硬顆粒；煙氣流速過(guò)高或局部煙速過(guò)高；煙氣含灰濃度分布不均，局部灰濃度過(guò)高。通常可采用減少飛灰撞擊管子的數(shù)量、降低煙氣流速或增加管子的抗磨性來(lái)防止飛灰磨損。如：①控制煙氣流速，尤其是煙氣走廊處的煙氣流速，因此在安裝和維修時(shí)，應(yīng)盡量減小省煤器管子與墻之間的距離，同時(shí)使各蛇形管間距離要盡量均等；②對(duì)于局部煙氣流速過(guò)高的地方，應(yīng)在管子易磨損部位如：彎頭處、第二第三排管子、靠后墻的幾排管子等地方加裝防磨裝置；③對(duì)省煤器管冷噴涂高溫耐磨涂料來(lái)增加管子的抗磨性。

（四）鍋爐運(yùn)行中管壁內(nèi)部結(jié)垢及腐蝕造成爆破：鍋爐運(yùn)行中，如果凝結(jié)水硬度超標(biāo)，給鍋爐給水帶來(lái)硬度，混入給水的少量雜質(zhì)，通過(guò)爐水處理使其或成為水渣或成為膠狀物質(zhì)溶解在水中通過(guò)排污排走，如果定期排污不能按規(guī)定進(jìn)行，連排不能正常運(yùn)行，由于爐水水質(zhì)不合格，運(yùn)行中，蒸汽帶水或蒸汽溶鹽，使部分雜質(zhì)在受熱面管壁內(nèi)部沉積，特別是當(dāng)運(yùn)行中汽水品質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間超標(biāo)，如果汽包水位較高時(shí)，汽水分離效率變差，金屬管壁內(nèi)部結(jié)垢會(huì)進(jìn)一步加劇，管壁內(nèi)部結(jié)垢后，管壁厚度增加，熱阻加大，與煙氣對(duì)流換熱能力相對(duì)下降，煙氣對(duì)管壁的放熱不能被內(nèi)部工質(zhì)及時(shí)帶走，使金屬管壁結(jié)垢處局部過(guò)熱，熱應(yīng)力集中，管壁金屬?gòu)?qiáng)度下降，達(dá)到一定程度會(huì)造成爆管事故。一般運(yùn)行條件下，爐水pH 值在9.0～11.0 之間不會(huì)發(fā)生腐蝕，但當(dāng)給水和凝結(jié)水有硬度，溶解氧長(zhǎng)期超標(biāo)和不能按規(guī)定進(jìn)行排污的情況下，金屬表面會(huì)附著有沉積物。由于管內(nèi)沉積物導(dǎo)熱性差，水冷壁管壁溫度上升，滲透在沉積物下面的爐水就會(huì)急劇濃縮，結(jié)果沉積物下的爐水各種雜質(zhì)含量很高，產(chǎn)生垢下腐蝕。當(dāng)爐水滲進(jìn)附著的沉積物或腐蝕產(chǎn)物層中，在高的熱負(fù)荷下濃縮成堿性的濃縮液，其濃度可達(dá)過(guò)飽和狀態(tài)。濃縮中的堿可直接侵蝕金屬，存在于爐水中的鹽類(lèi)也促進(jìn)腐蝕過(guò)程的發(fā)展，金屬熱負(fù)荷高既是腐蝕的必要條件，又是加劇腐蝕的充分條件，一旦爐管開(kāi)始腐蝕，就具有自動(dòng)催化的趨勢(shì)和腐蝕產(chǎn)物加厚的結(jié)果，使?fàn)t水在其中蒸發(fā)濃縮的現(xiàn)象加重，也使傳熱不良情況趨于惡化導(dǎo)致腐蝕過(guò)程的加速進(jìn)行，在腐蝕過(guò)程中，金屬晶粒邊界處首先受到腐蝕，而且容易沿晶粒邊界發(fā)展，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫氣和甲烷，這些氣體產(chǎn)物雖可被壓縮，但因?yàn)闅怏w體積遠(yuǎn)大于被腐蝕掉的鋼鐵，因而在晶界上產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力足以迫使晶粒彼此分離而形成晶間裂紋，從而產(chǎn)生由堿性腐蝕引起的應(yīng)力腐蝕破裂，造成脆性爆管。

（五）鍋爐運(yùn)行中運(yùn)行操作不當(dāng)，使受熱面嚴(yán)重超溫或超壓，特別是在機(jī)組啟、停過(guò)程中升溫升壓（或降溫降壓）速度過(guò)快，使金屬材料收到較大熱應(yīng)力沖擊，多次熱應(yīng)力沖擊疊加后造成爆管事故。

（六）鍋爐安裝及檢修過(guò)程中焊接工藝落后，焊接質(zhì)量不高，或者處理工藝不好，在焊口處容 易形成應(yīng)力集中區(qū)域，多數(shù)爆管事故都發(fā)生在焊口處就表明與焊接有關(guān)。

（七）鍋爐安裝及檢修過(guò)程中錯(cuò)用管材或管材質(zhì)量本身太差，存在分層、加渣等缺陷，運(yùn)行時(shí)受溫度和壓力影響，缺陷擴(kuò)大就會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱器管爆管。

（八）其它原因：如機(jī)械原因和多種形式的化學(xué)腐蝕，鍋爐設(shè)備金屬管壁及聯(lián)箱、彎管、彎頭、等處膨脹受阻，水冷壁晃動(dòng)或燃燒器與水冷壁鰭片處焊縫受力過(guò)載拉裂、管內(nèi)雜物堵塞、外力破壞（如調(diào)大焦、部件脫落）等造成爆管事故發(fā)生。