鍋爐四管泄漏原因分析及處理（課堂PPT）

1、黃貽冠鍋爐四管泄漏的預(yù)防及措施鍋爐四管泄漏的預(yù)防及措施目錄一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏二、四管泄漏的區(qū)分及形成原二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因因三、四管泄漏的處理及預(yù)防措三、四管泄漏的處理及預(yù)防措施施四、鍋爐本體吹灰方式的選擇四、鍋爐本體吹灰方式的選擇水冷壁過(guò)熱器再熱器省煤器一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏 所謂鍋爐“四管”，是指鍋爐水冷壁、過(guò)熱器、再熱器和省煤器；傳統(tǒng)意義上的防止鍋爐四管泄漏，是指防止以上部位爐內(nèi)金屬管子的泄漏。鍋爐四管，涵蓋了鍋爐的全部受熱面，它們內(nèi)部承受著工質(zhì)的壓力和一些化學(xué)成分的作用，外部承受著高溫，侵蝕和磨損的環(huán)境影響，在水與火之間調(diào)和，是矛盾集中的所在，所

2、以很容易發(fā)生失效和泄漏問(wèn)題。省煤器一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏 北海電廠鍋爐的省煤器布置在后煙井下部的低溫區(qū)，由一個(gè)與煙氣成逆流布置的水平管組和懸吊一級(jí)過(guò)熱器水平管組的引出管組成。采用大管徑順列布置。水平管組由516mm、SA210C鋼管組成，橫向節(jié)距112.5mm，二管圈并繞，沿爐寬布置186片，由水平管組向上延伸成垂直的前后兩排懸吊管（608mm、SA213T12），橫向節(jié)距225mm，穿過(guò)頂棚分別進(jìn)入省煤器出口前后上聯(lián)箱。水冷壁一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏 本臺(tái)鍋爐采用的水冷壁是全焊式膜式水冷壁，它由光管和扁鋼鰭片焊接而成，光管管徑為606mm，爐膛四周水冷壁鰭片是由10

3、10mm碳素鋼扁鋼制成，折焰角膜式壁鰭片是由21.26mm碳素鋼扁鋼制成，管間節(jié)距為75mm，管間節(jié)距主要受管子所受最大熱負(fù)荷的限制，要求扁鋼的根部熱強(qiáng)度不超過(guò)允許值。過(guò)熱器一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏 北海電廠300MW鍋爐過(guò)熱器系統(tǒng)由頂棚過(guò)熱器、包墻管過(guò)熱器、一級(jí)過(guò)熱器（低溫過(guò)熱器）、屏式過(guò)熱器及二級(jí)過(guò)熱器（高溫過(guò)熱器）組成。 頂棚管處于爐膛和水平煙道上部，包墻管為膜式結(jié)構(gòu)，屏式過(guò)熱器位于爐膛上部，二級(jí)過(guò)熱器位于折焰角上方。布置有兩級(jí)減溫水裝置，一級(jí)減溫水裝置布置在一級(jí)過(guò)熱器出口集箱到屏式過(guò)熱器進(jìn)口集箱的連接管上，二級(jí)減溫水裝置布置在屏式過(guò)熱器出口集箱到二級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口集箱的導(dǎo)管上，

4、 一二級(jí)減溫器均采用文丘里式。12Cr1MoVG： 十二鉻一鉬釩鋼：合金管的一種材質(zhì)。主要用途是用于制作鍋爐中的鋼結(jié)構(gòu)件，使用溫度達(dá)580，要求鋼板有較高的耐高溫持久強(qiáng)度。 12Cr1MoVG合金管是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加入一種或數(shù)種合金元素，用來(lái)提高鋼的力學(xué)性能、韌性和淬透性。再熱器一、什么是四管泄漏一、什么是四管泄漏 再熱器系統(tǒng)由布置在豎井前部煙道內(nèi)的再熱器水平管組、過(guò)渡管組和垂直布置在水平煙道后部的再熱器垂直管組組成。再熱器水平管組入口有事故噴水減溫器，正常調(diào)溫由煙氣擋板調(diào)節(jié)。 再熱器系統(tǒng)流程：從高壓缸排出的蒸汽經(jīng)由鍋爐右側(cè)單根再熱蒸汽管道引入再熱器進(jìn)口集箱（609.632，S

5、A-106C），先通過(guò)布置在尾部豎井前部的4個(gè)水平管組，然后經(jīng)過(guò)渡管組進(jìn)入垂直管組，最后匯集到再熱器出口集箱（863.650mm，12Cr1MoVG），由鍋爐右側(cè)單端引出與再熱蒸汽管道相接。 二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因四管爆破泄漏的現(xiàn)象： 1、省煤器管爆漏以后，會(huì)出現(xiàn)以下現(xiàn)象：汽包鍋爐的汽包水位下降；給水流量不正常地大于蒸汽流量；省煤器區(qū)有刺汽聲；省煤器下部灰斗有濕灰或冒汽；省煤器后面兩側(cè)煙氣溫差增大，泄漏側(cè)煙溫明顯偏低等。 2、水冷壁管爆破以后，會(huì)有如下現(xiàn)象：汽包水位下降；蒸汽壓力和給水壓力均下降；爐內(nèi)有刺汽聲；爐膛冒正壓，有煙氣從爐膛噴出；爐內(nèi)燃燒火焰不穩(wěn)或滅

6、火；給水流量不正常地大于蒸汽流量；鍋爐排煙溫度降低等。 3、過(guò)熱器管爆管以后，在過(guò)熱器爆管區(qū)域有刺汽聲，蒸汽流量不正常地小于給水流量，燃燒室冒正壓，煙道兩側(cè)有較大的煙溫差，過(guò)熱器泄漏側(cè)的煙溫較低，過(guò)熱器的汽溫也有變化。 4、再熱器損壞的現(xiàn)象與過(guò)熱器損壞的現(xiàn)象相似，其差別在于，再熱器損壞時(shí)，在再熱器區(qū)域有刺汽聲，同時(shí)，汽輪機(jī)中壓缸進(jìn)口汽壓下降。 二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因四管爆破泄漏的原因：1、水冷壁的爆破的原因： 300MW鍋爐機(jī)組水冷壁爆破的主要原因有超溫、腐蝕、磨損和膨脹不均勻拉裂等。 a、若爐膛燃燒發(fā)生在水冷壁附近，或粘墻燃燒時(shí)，該區(qū)域的熱負(fù)荷將很高，它不但

7、會(huì)引起水冷壁結(jié)渣，而且由于該區(qū)域水冷壁汽化中心密集，則可能在管壁上形成連續(xù)的汽膜，即產(chǎn)生膜態(tài)沸騰。因此，傳熱系數(shù)急劇下降，傳熱惡化，即產(chǎn)生了第一類傳熱危機(jī)。當(dāng)出現(xiàn)這類現(xiàn)象時(shí)，管壁溫度突然上升，會(huì)導(dǎo)致超溫爆破。 b、管內(nèi)垢下腐蝕，也稱酸堿腐蝕，這是因?yàn)殄佀械乃嵝院蛪A性鹽類破壞金屬保護(hù)膜的緣故。 當(dāng)鍋水中有游離的NaOH時(shí)，鍋水的pH值升高，引起堿性腐蝕。反應(yīng)如下：Fe3O4 + 4NaOH = 2NaFeO2 + Na2FeO2 + 2H2O 當(dāng)鍋水中有MgCl2或CaCl2時(shí)，pH值降低，引起酸腐蝕。反應(yīng)式如下：MgCL2 + 2H2O = Mg(OH)22HClCaCl2 + 2H2O =

8、 Ca(OH)2 + 2HCl Fe + 2HCl = FeCL2 + H2 當(dāng)氫在垢與金屬之間大量產(chǎn)生時(shí)，氫可擴(kuò)散到金屬中與其中的碳結(jié)合形成甲烷CH4，并在金屬內(nèi)部產(chǎn)生壓力，引起晶間裂紋，使金屬產(chǎn)生脆性爆裂損壞。 c、磨損爆管。水冷壁管易受磨損的部位主要是一次風(fēng)口噴口周圍。另外，吹灰器的沖刷也可能使水冷壁爆管。 在一次風(fēng)、粉混合物中，每千克空氣中有0.20.8kg的煤粉，當(dāng)一次風(fēng)噴入爐膛時(shí)，如果燃燒器安裝角度不對(duì)或縮進(jìn)太多，燃燒器噴口結(jié)渣、燒壞或變形，以及穩(wěn)燃器安裝不當(dāng)?shù)?，都?huì)使煤粉氣流沖刷水冷壁管，使其磨損減薄導(dǎo)致爆破。另外，如果吹灰前吹灰器未疏水，在吹灰時(shí)凝結(jié)水就要沖刷到水冷壁上，使其冷

9、卻龜裂，產(chǎn)生環(huán)狀裂紋而損壞。如進(jìn)汽壓力調(diào)節(jié)失控超過(guò)設(shè)計(jì)值，也會(huì)導(dǎo)致水冷壁磨損而爆管。二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因四管爆破泄漏的原因：2、過(guò)熱器和再熱器的爆管： a、過(guò)熱器和再熱器通常布置在鍋爐煙氣溫度較高的區(qū)域。由于工質(zhì)吸熱量大，受熱面多，總有一部分受熱面布置在爐膛的上部，直接承受爐膛火焰的輻射，因此，其工作條件比較惡劣，熱負(fù)荷較高，其受熱面積大，流阻大，流量小，其工質(zhì)焓增通常比平均值大4050%以上，所以很容易超溫爆管。實(shí)際上超溫也是過(guò)熱器和再熱器爆管的主要原因。 過(guò)熱器管材在400以上高溫和應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下會(huì)發(fā)生蠕變，使管子脹粗而逐漸減薄，然后出現(xiàn)裂紋，當(dāng)積累到

10、一定程度時(shí)即發(fā)生爆破。鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，過(guò)熱器出現(xiàn)少量的蠕變是允許的，它不影響使用壽命。但如果過(guò)熱器長(zhǎng)期超溫，蠕變過(guò)程就加快，且超溫越多，應(yīng)力越高，蠕變也越快，會(huì)使管子在很短時(shí)間內(nèi)就發(fā)生爆管。 b、影響過(guò)熱器超溫的原因首先是熱偏差。在300MW機(jī)組的過(guò)熱器管組中，偏差管的工質(zhì)焓增和煙溫偏差，嚴(yán)重時(shí)可能使 偏差管壁溫度比管組平均值高出50以上，因此偏差管容易發(fā)生爆管。 爐膛燃燒火焰中心上移也是造成過(guò)熱器超溫的主要原因之一。燃煤性質(zhì)變差，如揮發(fā)分降低，煤粉變粗；爐膛漏風(fēng)增大；燃燒配風(fēng)不當(dāng)，過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大；爐膛高度設(shè)計(jì)偏低；燃燒器布置偏高等，都會(huì)引起火焰中心上移，造成過(guò)熱器管超溫。 爐膛衛(wèi)燃帶設(shè)計(jì)

11、過(guò)多，運(yùn)行時(shí)水冷壁管發(fā)生積灰或結(jié)焦而未及時(shí)清除，鍋爐超負(fù)荷工況下運(yùn)行等，會(huì)使?fàn)t膛出口煙溫升高，引起過(guò)熱器超溫。 c、高溫腐蝕：煙氣側(cè)的高溫腐蝕化學(xué)反應(yīng)經(jīng)過(guò)很多中間過(guò)程，但是實(shí)質(zhì)上還是鐵的氧化過(guò)程。過(guò)熱器管內(nèi)部腐蝕和外部腐蝕的結(jié)果，使壁厚減薄，應(yīng)力增大，以致引起管子產(chǎn)生蠕變，使管徑脹粗，管壁更薄，最后導(dǎo)致應(yīng)力損壞而爆管。 d、其次，鍋爐本體吹灰方式不當(dāng)也容易導(dǎo)致過(guò)、再熱器管壁磨損、變薄，從而導(dǎo)致爆管。二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因二、四管泄漏的區(qū)分及形成原因四管爆破泄漏的原因：3、省煤器的爆管： 省煤器爆管是電廠常見(jiàn)的事故之一，引起省煤器泄漏的原因有：給水品質(zhì)不合格，給水中含氧量多，造成管子內(nèi)壁氧

12、腐蝕損壞；給水溫度和流量變化，引起管壁溫度變化，造成管子熱應(yīng)力過(guò)大引起管子損壞；管子焊接質(zhì)量不好，也會(huì)使管子損壞；飛灰磨損，使管壁減薄，強(qiáng)度下降而損壞等。其中省煤器管的磨損是損壞的主要原因。 鍋爐在燃用煤粉時(shí)，燃燒產(chǎn)物煙氣中會(huì)帶有大量飛灰顆粒，這些灰粒隨著煙氣沖刷受熱面，不斷撞擊管壁，由于灰粒具有一定的速度和動(dòng)能，每一次撞擊都會(huì)從金屬管壁上削去極微小的金屬屑，時(shí)間一長(zhǎng)，管壁變薄，強(qiáng)度降低，結(jié)果造成管子爆破，使受熱面泄漏，這就是受熱面的磨損過(guò)程。在對(duì)流受熱面中往往又以省煤器受熱面最嚴(yán)重。 鍋爐負(fù)荷高低、漏風(fēng)大小、燃燒完全程度等都會(huì)影響到磨損的程度。鍋爐負(fù)荷增加，煙道漏風(fēng)增加，都將導(dǎo)致煙速的提高，

13、因而加劇受熱面的磨損。運(yùn)行中如燃燒不良，飛灰中的含碳量增加，比灰粒更硬的焦碳粒就將加劇對(duì)受熱面的磨損。又如運(yùn)行中由于受熱面局部結(jié)渣或堵灰，使局部煙道堵塞，這必將使流通截面上的煙氣流速增大，從而也加快了對(duì)管子的磨損。三、預(yù)防四管泄漏的措施三、預(yù)防四管泄漏的措施四管爆破泄漏的預(yù)防措施：1、水冷壁爆管的處理及防治 處理： 如果水冷壁管爆管不甚嚴(yán)重，不致于在短期內(nèi)擴(kuò)大事故，且在適當(dāng)加強(qiáng)給水后能維持汽包正常水位時(shí)，可采取暫時(shí)減負(fù)荷運(yùn)行，但在這段時(shí)間內(nèi)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，密切注意事故發(fā)展情況。如果爆管嚴(yán)重，無(wú)法保持汽包正常水位，或燃燒不穩(wěn)定，事故擴(kuò)大很快，則應(yīng)立即停爐。此時(shí)，鍋爐引風(fēng)機(jī)應(yīng)繼續(xù)運(yùn)行，抽出爐內(nèi)蒸汽。

14、停爐后如加強(qiáng)給水汽包水位可以維持，則應(yīng)盡力保持水位；否則應(yīng)停止給水。為提高水冷壁管的運(yùn)行安全性和可靠性，應(yīng)根據(jù)其爆管的原因，采用不同方法防治。 預(yù)防： a、 超溫爆管的防治：為了防止傳熱惡化，首先應(yīng)降低受熱面的熱負(fù)荷。在運(yùn)行時(shí)應(yīng)調(diào)整好燃燒火焰中心位置，不能出現(xiàn)貼墻燃燒。設(shè)計(jì)時(shí)可采取減小水冷壁管徑，增加下降管截面等，提高水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量流量，提高2值；也可在蒸發(fā)管內(nèi)加裝擾流子，采用來(lái)復(fù)線管或內(nèi)螺管等，使流體在管內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的擾動(dòng)邊界層，提高2。（注：2管子內(nèi)部對(duì)工質(zhì)的放熱系數(shù)：kW/(m2)。 為了防止出現(xiàn)循環(huán)故障帶來(lái)的超溫爆管，除要求燃燒穩(wěn)定，爐內(nèi)空氣動(dòng)力狀況良好，爐內(nèi)熱負(fù)荷均勻外，還應(yīng)避免

15、鍋爐經(jīng)常在低負(fù)荷下運(yùn)行，而且設(shè)計(jì)時(shí)水冷壁管組的并列管根數(shù)不能太多，管子組合亦應(yīng)合理。 b、 腐蝕防治： 為了防治水冷壁管的垢下腐蝕，應(yīng)加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督，提高給水品質(zhì)，保證鍋水品質(zhì)，盡量減少給水中的雜質(zhì)和鍋水的NaOH含量，防止凝汽器泄漏，保證鍋爐連續(xù)排污和定期排污的正常執(zhí)行。對(duì)水冷壁管應(yīng)定期割管檢查，并根據(jù)情況進(jìn)行化學(xué)清洗和沖洗等。 為防止水冷壁的管外腐蝕，應(yīng)改善燃燒，煤粉不能過(guò)粗，避免火焰直接沖刷墻壁，過(guò)?？諝庀禂?shù)不宜過(guò)小，以改善結(jié)積物條件?？刂乒鼙跍囟龋乐?fàn)t膛局部熱負(fù)荷過(guò)高，以防水冷壁溫度過(guò)高，加劇腐蝕。保持爐膛貼墻為氧化氣氛，沖淡SO2的濃度，以降低腐蝕速度。也可以在水冷壁管表面采用熱浸滲

16、鋁技術(shù)，提高其抗腐蝕性能。三、預(yù)防四管泄漏的措施三、預(yù)防四管泄漏的措施四管爆破泄漏的預(yù)防措施：2、過(guò)熱器管和再熱器管爆破的處理及防治 處理：過(guò)熱器管或再熱管爆破時(shí)，應(yīng)及時(shí)停爐，以免破口噴出的蒸汽將鄰近的管子吹壞，致使事故擴(kuò)大，檢修時(shí)間延長(zhǎng)。只有在損壞很小，不會(huì)危及其它管子損壞時(shí)，才可以短時(shí)間運(yùn)行經(jīng)調(diào)度協(xié)調(diào)過(guò)后再停爐。 預(yù)防：a、超溫爆管的防治：引起過(guò)熱器和再熱器管超溫的原因，歸結(jié)起來(lái)有三個(gè)方面，即煙氣側(cè)溫度高，管內(nèi)工質(zhì)流速低，管材耐熱度不夠(包括錯(cuò)用管材)。為了防止超溫，應(yīng)減小管組熱偏差。為了防止燃燒火焰中心上移引起過(guò)熱器管超溫，除了鍋爐設(shè)計(jì)應(yīng)保證爐膛及燃燒器布置高度適當(dāng)外，在運(yùn)行中應(yīng)注意燃燒

17、器的配風(fēng)、內(nèi)外二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)合理，因此，應(yīng)根據(jù)煤種的不同，通過(guò)觀察兩側(cè)壁溫的變化，來(lái)調(diào)整燃燒器的內(nèi)、外二次風(fēng)盤；爐膛負(fù)壓不能太大，以免漏風(fēng)過(guò)大；注意調(diào)節(jié)汽溫；同時(shí)應(yīng)注意及時(shí)清除受熱面的積灰和結(jié)焦，特別是過(guò)熱器本身的積灰和結(jié)焦，因?yàn)檫^(guò)熱器積灰和結(jié)渣不但使傳熱惡化，而且容易形成煙氣走廊，加大管組的熱偏差，同時(shí)造成走廊兩側(cè)的過(guò)熱器管的磨損加?。蝗绻麪t內(nèi)衛(wèi)燃帶過(guò)多，應(yīng)在停爐檢修時(shí)適當(dāng)打掉一部分。還應(yīng)注意不能使鍋爐長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行；過(guò)熱器管材應(yīng)符合要求等。 b、高溫腐蝕的防治：高溫腐蝕的程度主要與溫度有關(guān)，溫度越高，腐蝕也越嚴(yán)重。另外，腐蝕程度也與腐蝕劑的多少有關(guān)，腐蝕劑越多，腐蝕也越重。將過(guò)熱汽溫

18、限制在一定的范圍內(nèi)，可達(dá)到控制管壁溫的目的。我國(guó)現(xiàn)在趨向于將汽溫規(guī)定為540/540；國(guó)外目前基本上也將汽溫控制在560以下。高溫腐蝕最強(qiáng)烈的溫度區(qū)是650700。因此，應(yīng)合理選擇過(guò)熱器與再熱器布置的區(qū)域，使金屬壁溫應(yīng)維持在危險(xiǎn)溫度以下。 為了防止過(guò)熱器管內(nèi)的氫腐蝕，過(guò)熱器內(nèi)工質(zhì)應(yīng)有相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量流速，不過(guò)它比保證過(guò)熱器管冷卻所需要的管內(nèi)工質(zhì)流速通常要低，所以防止氫腐蝕一般不成問(wèn)題。三、預(yù)防四管泄漏的措施三、預(yù)防四管泄漏的措施四管爆破泄漏的預(yù)防措施：3、省煤器爆管的處理及防治 處理：省煤器管損壞時(shí)，應(yīng)盡量維持水位，如果水位不能維持，為避免事故進(jìn) 一步擴(kuò)大，則應(yīng)立即停爐。 預(yù)防：a、磨損量與飛灰速度

19、的三次方成正比。煙氣流速增加一倍，金屬磨損量要增加七倍。在煙氣走廊里，煙氣流速特別高，有時(shí)可比平均流速大34倍，這樣，磨損量將增加幾十倍。所以，控制煙氣流速對(duì)減輕磨損增是很有效的。但是，煙氣流速降低，會(huì)使煙氣對(duì)流放熱系數(shù)降低，傳熱效果變差。以致所需受熱面增多。且煙氣流速降低，還會(huì)增加受熱面上的積灰和堵灰。因此應(yīng)綜合考慮各方面因素來(lái)合理選擇煙氣流速。 b、控制飛灰濃度。飛灰濃度增大，灰粒沖擊管壁的次數(shù)增加，因而磨損加劇。所以燃用多灰分的煤時(shí)，磨損嚴(yán)重，應(yīng)該選擇灰分適合的煤種。此外，鍋爐中飛灰濃度大的局部區(qū)域，磨損更嚴(yán)重。 c、防止?fàn)t膛尾部嚴(yán)重積灰，應(yīng)及時(shí)吹灰。 d、調(diào)整燃燒策略，控制好過(guò)量空氣系

20、數(shù)，降低飛灰含碳量。四、鍋爐本體吹灰方式的選擇四、鍋爐本體吹灰方式的選擇吹灰方式的調(diào)整： 在多次停爐檢修的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)個(gè)別位置的爐管壁的變薄比較明顯，與吹灰的方式有一定關(guān)系，為保證機(jī)組長(zhǎng)期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在保證受熱面不超溫的情況下，降低吹灰頻率，減少受熱面吹損，部門下發(fā)了下吹灰規(guī)定。一、各班吹灰方式：1、白班：原則上全面吹灰（1、2、3、4、5組）；2、中班：原則上短吹1、2組，長(zhǎng)吹4組；3、夜班：原則上短吹3組、長(zhǎng)吹5組；4、 受熱面易損部位（IK23IK36）的特殊方式：1）方式1（第一天）：IK23、IK24、K33、IK34、IK35、IK362）方式2（第二天）：IK27、IK28、