【案例分析】火电厂锅炉四管泄漏原因及防范

    火电厂锅炉四管泄漏是长期困扰火电厂安全生产的一大困难，因其引发的事故率高，对发供电和技术经济指标影响很大。据我国电力某团体公司统计，2003年一季度全公司一类障碍57次，火电厂锅炉占30次，其中21次是锅炉"四管"泄漏，占锅炉障碍总数的70％，占该团体公司一类障碍的36．8％，严重影响火电厂安全经济运行。江西省南昌发电厂2台125 MW机组分别于1988年10月和1989年9月投产，运行时间较长，且常年燃用劣质煤，锅炉设备磨损严重，20世纪90年代中期"四管"爆漏频繁。针对南昌电厂的实际情况，采取相应的对策及防范措施，减少了"四管"爆漏的发生。

1 四管泄漏的主要原因

1.1 燃用劣质煤，加剧磨损

近几年来，由于煤炭市场供求日趋紧张，煤质呈逐年下降趋势，从近3年看，南昌电厂的煤质热值、灰份年均匀值分别为2000年16.467 MJ/kg、40.13％；2001年为16.15 MJ/kg、43.01％；2002年为15.52 MJ/kg、45.91％； 2003年1季度为15.04MJ/kg、46.57％。由于南昌电厂2台机组运行时间均在10年以上，加上燃煤灰份含量增加，致使锅炉受热面磨损加剧。

1.2 机组升降负荷频繁，导致炉管热疲惫

机组担负调峰任务，2000-2002年3年中2台125 MW'机组均匀负荷分别为95.18 MW、90.94MW、101.30MW。机组启、停或负荷变动频繁，负荷高时达125 MW，低时只有65MW，高低负荷之间相差悬殊，引起炉管金属热疲惫导致爆管。如前隔墙省煤器管在运行中曾被拉断。又如锅炉四角水冷壁管与燃烧器风箱在热态时，因膨胀不均匀，造成风箱筋板焊缝多次拉裂水冷壁管。

1.3 煤质变化大，易超温

南昌电厂燃煤设计低位发热为14.66 MJ/kg。因煤质变化频繁且偏离设计值太大，致使运行风量调整不能适应变化的需要，引起短时超温累积成长期过热而引发爆管。2000年人炉煤低位发热量高时达19.05MJ/kg，低时只有13.64MJ/kg；2001年最高达20．03MJ/kg，低时只有13.72MJ/kg；2002年高时也有18.55MJ/kg，低时只有12．35MJ/kg。

1.4 烟气流通部位设计欠妥

设备设计布局或结构不公道，使某些部位烟气走廊烟速增大，加剧了冲洗磨损。例如前隔墙省煤器下集箱距低温再热器弯头太近，使烟气碰撞下集箱形成涡流冲洗低温再热器弯头，多次爆管。

1.5 炉管腐蚀和焊口质量问题

管子腐蚀和安装、检验时焊接质量欠佳也是"四管"爆漏的原因。火电厂燃煤中含有的Na、K、S等元素在燃烧后产生氧化物，凝聚在炉管上，与烟气中的SO3，反应成硫酸盐，该硫酸盐有粘性，形成结渣，烟气中的SO3，穿过灰渣与炉管表面上的Fe2O3，和硫酸盐发生反应天生低熔点的复合硫酸盐，当覆盖于管壁外表面的硫酸盐与管材氧化后天生的氧化物形成低熔点液态共晶时，就会构成"基体金属-氧化膜-熔盐层-含硫烟气"的4相3界面系统，导致炉管发生以电化学过程进行的热腐蚀；局部还存在较严的冲蚀磨损。

焊口的质量也不能忽视，锅炉主省煤器下集箱短管焊口曾2次出现泄漏，通过检查分析，认定是原焊口质量存在缺陷，经年永日久腐蚀出现小孔泄漏。

2 "四管"防爆的应对措施

2.1 加强检验治理，制定实施防磨计划

针对设备的磨损情况制定防磨计划，一是利用大修机会有计划地对锅炉受热面进行整治；充分利用机组大修机会对锅炉受热面进行重点整治，对磨损、胀粗、热腐蚀严重超标的管子及时予以更换。对一些重点防磨或防腐区域刷防磨涂料，加防磨护瓦装置或金属喷镀，增强其防磨性能。另外，2000年对10号炉主省煤器进行全部更换，2002年对11号炉低温再热器的低温段进行了全部更换，高温段两侧进行了部分更换，从而确保了锅炉长周期的连续运行。二是利用小修或机组备用停机对机组易磨损部位进行跟踪检查，做到逢停必检。对变形、磨损严重的管子及时更换，对易磨损部位采取相应防磨措施，进步其耐磨性能，特别是对高、低温再热器、对流过热器、前后隔墙省煤器和侧、后包袱过热器等进行重点检查，把爆管事故消除在萌芽状态。

2.2 加强运行治理

运行时认真操纵，实行压红线运行考核，严禁锅炉超负荷运行，认真按规程升、降负荷，加强对管壁温度的监视，减少管壁超温。加强人炉煤快速分析预告工作，为运行职员精心操纵、勤调整提供了依据。飞灰测碳在线系统，更有利于炉运职员及时调整一、二次风。DCS等系统的投用，不仅使电耗下降，而且煤粉颗粒更均匀，燃烧更安全，避免了燃不完全的煤粉颗粒冲洗水冷壁管引起磨损爆漏。运行职员认真进行燃烧调整，尽量减少烟气处于强还原性气氛而造成对炉管的热腐蚀。

2.3 加强燃煤掺烧工作

南昌电厂锅炉燃煤均匀低位发热量14.66MJ/kg，人厂煤品种繁多，供煤矿点近40家，各矿点煤质差别很大，如河南义马、淮南李嘴、萍乡天宇等矿点煤种，均匀低位发热量20MJ/kg以上，如直接进炉，会造成锅炉结焦，又如萍乡昌龙、高坑升华等矿点煤种，均匀低位发热量仅有11 MJ/kg，如直接人炉，有可能造成锅炉灭火、打炮等重大事故。

根据锅炉设计热值的要求及人厂煤的实际情况，将不同煤质分堆存放，各煤种搭配人炉，做好燃煤掺烧工作以达到锅炉燃烧的要求，有利于安全经济运行。

2.4 对设备进行技术改造

对设计遗留题目适时进行技术改造。例如：2台125 MW机组锅炉原后隔墙省煤器下集箱布置不当，易使烟气产生涡流严重冲洗四周的低温再热器弯头，造成其磨损爆管。在1996年的10号炉大修和1997年的11号炉大修中，将后隔墙省煤器下集箱下移，消除了烟气涡流现象，此后该隔省下集箱四周低再弯头再未发生泄漏，效果良好。

针对锅炉热态时四角燃烧器风箱四周水冷壁管因膨胀不均匀被拉裂的题目，更换靠风箱的各2圈水冷壁管，并重新调整或更换了风箱支吊架，使水冷壁管和风箱膨胀同步，通过以上处理，近3年多再未出现类似的水冷壁管被拉裂的泄漏。

2.5 认真抓好承压管的焊接工作

尽量采用质量较好的氩弧焊，焊后进行焊口的无损检测，不符合要求的返工重来，有效地进步了焊接质量，防止发生因焊接质量的题目而引起的泄漏事故。对原焊口进行抽查检测，对磨损、腐蚀或工艺分歧要求的及时处理。

2.6 严格考核

为了调动职工搞好"四管"防爆的积极性，进步锅炉设备运行的可靠性和经济性，南昌电厂制定了《锅炉"四管"防磨防爆考核条例》，根据机组连续运行时间的是非来奖罚有关单位和个人，对于停炉检查到磨损或胀粗超标的管子给予奖励，对检验钳工工艺、焊工的焊接质量、金属室的检验都实施了相应考核方法，对锅炉泄漏报表，检查报表，超温报表的及时性和正确性也予以考核。为确保大修质量，同时制定了《大修考核办法》，实行百分制考核，以安全、质量放在首位，包括机组连续运行时间的是非均在考核之列，对出现题目的部分，严格执行考核条例，决不手软。

由于南昌电厂采取了上述有力措施，近几年，因"四管"爆漏而影响机组停运次数比以前大大降低，取得了良好的效果。