【案例分析】火電廠鍋爐四管泄漏原因及防范

    火電廠鍋爐四管泄漏是長期困擾火電廠安全生產的一大困難，因其引發的事故率高，對發供電和技術經濟指標影響很大。據我國電力某團體公司統計，2003年一季度全公司一類障礙57次，火電廠鍋爐占30次，其中21次是鍋爐"四管"泄漏，占鍋爐障礙總數的70％，占該團體公司一類障礙的36．8％，嚴重影響火電廠安全經濟運行。江西省南昌發電廠2臺125 MW機組分別于1988年10月和1989年9月投產，運行時間較長，且常年燃用劣質煤，鍋爐設備磨損嚴重，20世紀90年代中期"四管"爆漏頻繁。針對南昌電廠的實際情況，采取相應的對策及防范措施，減少了"四管"爆漏的發生。

1 四管泄漏的主要原因

1.1 燃用劣質煤，加劇磨損

近幾年來，由于煤炭市場供求日趨緊張，煤質呈逐年下降趨勢，從近3年看，南昌電廠的煤質熱值、灰份年均勻值分別為2000年16.467 MJ/kg、40.13％；2001年為16.15 MJ/kg、43.01％；2002年為15.52 MJ/kg、45.91％； 2003年1季度為15.04MJ/kg、46.57％。由于南昌電廠2臺機組運行時間均在10年以上，加上燃煤灰份含量增加，致使鍋爐受熱面磨損加劇。

1.2 機組升降負荷頻繁，導致爐管熱疲憊

機組擔負調峰任務，2000-2002年3年中2臺125 MW'機組均勻負荷分別為95.18 MW、90.94MW、101.30MW。機組啟、停或負荷變動頻繁，負荷高時達125 MW，低時只有65MW，高低負荷之間相差懸殊，引起爐管金屬熱疲憊導致爆管。如前隔墻省煤器管在運行中曾被拉斷。又如鍋爐四角水冷壁管與燃燒器風箱在熱態時，因膨脹不均勻，造成風箱筋板焊縫多次拉裂水冷壁管。

1.3 煤質變化大，易超溫

南昌電廠燃煤設計低位發熱為14.66 MJ/kg。因煤質變化頻繁且偏離設計值太大，致使運行風量調整不能適應變化的需要，引起短時超溫累積成長期過熱而引發爆管。2000年人爐煤低位發熱量高時達19.05MJ/kg，低時只有13.64MJ/kg；2001年最高達20．03MJ/kg，低時只有13.72MJ/kg；2002年高時也有18.55MJ/kg，低時只有12．35MJ/kg。

1.4 煙氣流通部位設計欠妥

設備設計布局或結構不公道，使某些部位煙氣走廊煙速增大，加劇了沖洗磨損。例如前隔墻省煤器下集箱距低溫再熱器彎頭太近，使煙氣碰撞下集箱形成渦流沖洗低溫再熱器彎頭，多次爆管。

1.5 爐管腐蝕和焊口質量問題

管子腐蝕和安裝、檢驗時焊接質量欠佳也是"四管"爆漏的原因。火電廠燃煤中含有的Na、K、S等元素在燃燒后產生氧化物，凝聚在爐管上，與煙氣中的SO3，反應成硫酸鹽，該硫酸鹽有粘性，形成結渣，煙氣中的SO3，穿過灰渣與爐管表面上的Fe2O3，和硫酸鹽發生反應天生低熔點的復合硫酸鹽，當覆蓋于管壁外表面的硫酸鹽與管材氧化后天生的氧化物形成低熔點液態共晶時，就會構成"基體金屬-氧化膜-熔鹽層-含硫煙氣"的4相3界面系統，導致爐管發生以電化學過程進行的熱腐蝕；局部還存在較嚴的沖蝕磨損。

焊口的質量也不能忽視，鍋爐主省煤器下集箱短管焊口曾2次出現泄漏，通過檢查分析，認定是原焊口質量存在缺陷，經年永日久腐蝕出現小孔泄漏。

2 "四管"防爆的應對措施

2.1 加強檢驗治理，制定實施防磨計劃

針對設備的磨損情況制定防磨計劃，一是利用大修機會有計劃地對鍋爐受熱面進行整治；充分利用機組大修機會對鍋爐受熱面進行重點整治，對磨損、脹粗、熱腐蝕嚴重超標的管子及時予以更換。對一些重點防磨或防腐區域刷防磨涂料，加防磨護瓦裝置或金屬噴鍍，增強其防磨性能。另外，2000年對10號爐主省煤器進行全部更換，2002年對11號爐低溫再熱器的低溫段進行了全部更換，高溫段兩側進行了部分更換，從而確保了鍋爐長周期的連續運行。二是利用小修或機組備用停機對機組易磨損部位進行跟蹤檢查，做到逢停必檢。對變形、磨損嚴重的管子及時更換，對易磨損部位采取相應防磨措施，進步其耐磨性能，特別是對高、低溫再熱器、對流過熱器、前后隔墻省煤器和側、后包袱過熱器等進行重點檢查，把爆管事故消除在萌芽狀態。

2.2 加強運行治理

運行時認真操縱，實行壓紅線運行考核，嚴禁鍋爐超負荷運行，認真按規程升、降負荷，加強對管壁溫度的監視，減少管壁超溫。加強人爐煤快速分析預告工作，為運行職員精心操縱、勤調整提供了依據。飛灰測碳在線系統，更有利于爐運職員及時調整一、二次風。DCS等系統的投用，不僅使電耗下降，而且煤粉顆粒更均勻，燃燒更安全，避免了燃不完全的煤粉顆粒沖洗水冷壁管引起磨損爆漏。運行職員認真進行燃燒調整，盡量減少煙氣處于強還原性氣氛而造成對爐管的熱腐蝕。

2.3 加強燃煤摻燒工作

南昌電廠鍋爐燃煤均勻低位發熱量14.66MJ/kg，人廠煤品種繁多，供煤礦點近40家，各礦點煤質差別很大，如河南義馬、淮南李嘴、萍鄉天宇等礦點煤種，均勻低位發熱量20MJ/kg以上，如直接進爐，會造成鍋爐結焦，又如萍鄉昌龍、高坑升華等礦點煤種，均勻低位發熱量僅有11 MJ/kg，如直接人爐，有可能造成鍋爐滅火、打炮等重大事故。

根據鍋爐設計熱值的要求及人廠煤的實際情況，將不同煤質分堆存放，各煤種搭配人爐，做好燃煤摻燒工作以達到鍋爐燃燒的要求，有利于安全經濟運行。

2.4 對設備進行技術改造

對設計遺留題目適時進行技術改造。例如：2臺125 MW機組鍋爐原后隔墻省煤器下集箱布置不當，易使煙氣產生渦流嚴重沖洗四周的低溫再熱器彎頭，造成其磨損爆管。在1996年的10號爐大修和1997年的11號爐大修中，將后隔墻省煤器下集箱下移，消除了煙氣渦流現象，此后該隔省下集箱四周低再彎頭再未發生泄漏，效果良好。

針對鍋爐熱態時四角燃燒器風箱四周水冷壁管因膨脹不均勻被拉裂的題目，更換靠風箱的各2圈水冷壁管，并重新調整或更換了風箱支吊架，使水冷壁管和風箱膨脹同步，通過以上處理，近3年多再未出現類似的水冷壁管被拉裂的泄漏。

2.5 認真抓好承壓管的焊接工作

盡量采用質量較好的氬弧焊，焊后進行焊口的無損檢測，不符合要求的返工重來，有效地進步了焊接質量，防止發生因焊接質量的題目而引起的泄漏事故。對原焊口進行抽查檢測，對磨損、腐蝕或工藝分歧要求的及時處理。

2.6 嚴格考核

為了調動職工搞好"四管"防爆的積極性，進步鍋爐設備運行的可靠性和經濟性，南昌電廠制定了《鍋爐"四管"防磨防爆考核條例》，根據機組連續運行時間的是非來獎罰有關單位和個人，對于停爐檢查到磨損或脹粗超標的管子給予獎勵，對檢驗鉗工工藝、焊工的焊接質量、金屬室的檢驗都實施了相應考核方法，對鍋爐泄漏報表，檢查報表，超溫報表的及時性和正確性也予以考核。為確保大修質量，同時制定了《大修考核辦法》，實行百分制考核，以安全、質量放在首位，包括機組連續運行時間的是非均在考核之列，對出現題目的部分，嚴格執行考核條例，決不手軟。

由于南昌電廠采取了上述有力措施，近幾年，因"四管"爆漏而影響機組停運次數比以前大大降低，取得了良好的效果。