关键词：锅炉；四管；泄漏；改进
引言
根据国家市场监管总局公布的《2018年全国特种设备安全状况的通报》通报中指出截止2018年年底，我国共有锅炉设备40.39万台，占全国特种设备总量的2.9%。2018年特种设备安全监管部门对在用的791.33万台在用特种设备进行了定期检验，发现并督促使用单位处理质量安全问题171.08万个。换而言之，运行的设备中存在质量安全问题的达到21.6%。如此高的安全问题发生几率，为我们特种设备的安全监管敲响了警钟。在事故发生方面，2018年锅炉事故发生8起，事故的主要特征是爆炸、泄漏着火。锅炉“四管”工作环境差，容易一起设备失效，引发锅炉事故，加强锅炉“四管”泄漏原因分析，能够更好的提高锅炉设备的安全管理水平。
一、锅炉“四管”泄漏原因分析
1.1 锅炉“四管”泄漏现象
1）省煤器管泄漏。省煤器管泄漏会出现锅炉水位下降，给水流量和蒸汽量异于常规值。同时省煤器会发出刺汽声，其下部灰斗中存在蒸汽或者湿灰。温度场差异大，在省煤器泄漏部分烟气温度明显偏低。
2）水冷壁泄漏。水冷器泄漏后会出现汽包水位下降，蒸汽压力和给水压力下降。炉内会出现此刺汽声，烟气从炉膛中喷出。炉内的燃烧火焰不稳定，甚至熄灭。另外，水冷壁泄漏也会出现给水量、蒸汽量异常，锅炉烟气温度偏低情况。
3）过热器泄漏。过热器泄漏位置会产生刺汽声，蒸汽量小于给水量。燃烧室处于正压下，烟道的两侧之间存在较大的温差，泄漏处温差较低，蒸汽温度伴随过热器泄漏也会发生变化。
4）再热器泄漏。再热器泄漏以后情况和过热器相似，其差异在于再热器损害时，汽轮机中压缸进口汽压下降。
1.2 “四管”爆破泄漏的原因
1）水冷壁泄漏原因分析。水冷壁的泄漏的主要原因有超温、腐蚀、磨损和胀粗受力不均匀等。若炉膛燃烧发生在水冷壁附近，由于该区域的热负荷将很高，会导致水冷壁出现结渣现象。同时在该区域中水冷壁的密集蒸发中心，在管道壁上会形成连续的汽化膜，会产生膜态沸腾。由于传热系数的突然下降，管道会出现超温爆裂泄漏。积聚腐蚀，管道长时间使用后，管道附着水垢，打破管道酸碱平衡，破坏管道金属保护膜，超声腐蚀泄漏。
水冷壁管的主要部分位于通风口周围，易于磨损。另外，吹灰机的冲刷也可能使水冷壁爆裂。气流会冲洗水冷壁管，使其变薄且变薄，从而导致爆破。另外，如果吹灰前不排干吹灰器，吹灰过程中冷凝水会冲刷到水冷壁上，使其冷却破裂，从而导致环裂和损坏。如果入口蒸汽压力调节超出控制范围并且超过设计值，则水冷壁会磨损并且管道会破裂。
2）过热器和再热器的泄漏原因分析
过热器和再热器通常布置在烟气温度高的区域。其工作条件相对较差，热负荷高，加热面积大，流阻大，流量小。工作介质的焓增通常比平均值大40-50％以上，所以容易出现超温爆管。
同时，过热器的管子长期在400℃以上高温环境下工作，管道发生蠕变，使管道胀粗，壁厚逐渐减小，最后出现裂纹泄漏。锅炉正常运行时，允许过热器少量蠕变，不影响使用寿命。但是，如果过热器长时间过热，将会加速蠕变的进程，过热温度值越大，应力越大，蠕变速度越高，管道寿命越短。
热偏差导致过热器爆管，在过热器的管组中，偏差管的烟气温度偏差可能会使偏差管的壁温比管组的平均值高50℃以上，因此偏差管很容易爆炸。
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炉膛燃烧带的设计太多，在运行过程中会发生灰烬或水冷壁结焦，不能及时清除，而且锅炉在过载条件下运行，这会增加炉膛出口烟气温度，并导致过热器过热。
3）省煤器泄漏原因分析
省煤器爆炸是电厂常见的事故之一，引起省煤器泄漏原因有多种原因。常见的有供水质量不合格，供水中含氧量高，对内壁的氧气腐蚀造成破坏。管道供水温度和流量的变化引起管壁温度的变化，由于管子的过大的热应力导致管子的损坏。管道的焊接质量差，也造成管道损坏；粉煤灰磨损，造成管壁损坏，管道壁厚降低，随着时间的推移会导致管道出现泄漏。
二四管爆破泄漏的改进措施
1）水冷壁泄漏治理与预防措施
如果水冷壁管泄漏不是很严重，管道裂纹在短时间内不会扩大，在适当加强供水后可以保持汽包正常水位，使用临时减轻负荷措施。但在此期间应加强监测，并密切注意泄漏管道的发展。如果管道爆裂严重，不能维持汽包的正常水位，或燃烧不稳定，事故迅速扩大，应立即关闭锅炉。
水冷壁泄漏预防方面，首先要防止传热恶化，减少加热表面的热负荷。在运行过程中，燃烧火焰的中心位置应调整好，不允许燃烧水冷壁部分。另外，可以在蒸发管中添加扰流器，可以使用双线管或内螺纹管来使流体在管中产生旋转扰动边界层，增加发热系数。为了防止由循环故障引起的过热管爆裂，除了要求稳定的燃烧，保证炉内空气流动性和热负荷要求外，避免锅炉经常处于低负荷下运行。另外，在设计中，水冷壁管组的平行管数量不应过多，且管件组合应布局合理。对于腐蚀泄漏预防，第一，做好管道结垢腐蚀，加强化学监督，提高供水质量，保证锅炉水质，尽量减少供水中杂质和锅炉氢氧化钠浓度，防止水冷器泄漏。同时要定期排污、取管检查，根据实际情况进行化学清洗。第二，改善燃烧条件，煤粉不能太粗，火焰不能直接冲刷墙壁。控制管壁的温度，以防止炉膛的局部热负荷过高，以防止水冷壁的温度过高，并加剧腐蚀。
2、过热器管和再热器管爆破的处理及防治
过热器管或再热器管出现泄漏时，必须要及时关闭锅炉，以免蒸汽的破坏周围的过热器管道，导致事故扩大，延长维修时间。如果泄漏损害较小，维护管理人员才能在短时操作和协调后关闭锅炉。
预防举措方面，在设计方面确保适当的炉膛和燃烧器布置，在燃烧过程中还应注意合理分布的空气旋流强度以及燃烧器的内外二次空气。操作时，应根据煤种的不同，通过观察炉膛两侧壁温的变化来调节燃烧器的内、外二次风盘。炉膛内负压设定不应过大，避免漏气，注意调节蒸汽温度，及时清除加热面上的灰烬和焦炭，尤其是过热器本身的灰烬和焦炭。预防和控制高温腐蚀，适当调节过热器温度，合理选择过热器和再热器的布置区域，以使金属壁温保持在危险温度以下。
3、省煤器爆管的处理及防治
治理举措，若省煤器管道出现泄漏时，应保持水位不变，若无法保证水位，则必须关闭锅炉，以免事故进一步扩大。
预防举措方面，根据相关研究显示管道磨损量和粉煤灰速度三次方成正比，烟气速度越快，磨损速度越快。有效控制粉煤灰速度，可以控制管道磨损量。但是速度的降低，也导致传热系数的降低，传热效果变差，继而容易出现超温爆管，所以煤灰速度不可过大，也不可过小。在煤灰浓度方面，煤灰浓度高粉尘颗粒撞击管壁的次数增加，因此磨损增加，因此要选择含灰量合适的煤。
结束语
锅炉四管作为锅炉管理的重点位置，如发现锅炉“四管”出现泄漏情况，要根据泄漏情况，制定合理的处理举措，若泄漏严重，则必须要立即关闭锅炉。若事故轻微，则进行适当调整安排以后，在关闭锅炉。锅炉的泄漏源于超温、腐蚀、蠕变等原因，因此提出预防举措时，必须要分析“四管”泄漏的具体原因，提出有针对性的预防举措。
参考文献
[1] 刘志江. 电站锅炉“四管”泄漏原因分析及新建机组应注意的问题[J]. 河北电力技术, 2005(01):21-23.
[2]徐海龙. 基于QSIM的锅炉“四管泄漏”定性推理分析[D]. 华北电力大学(保定), 2014.
[3]杜鹏飞. 火电厂锅炉四管泄露原因分析及其处理[J]. 科技展望, 2015, 25(30).
论文作者:邢磊 李亚东
论文发表刊物:《中国电业》2020年1期
论文发表时间:2020/4/23
标签：锅炉论文; 水冷论文; 管道论文; 省煤器论文; 炉膛论文; 温度论文; 原因论文; 《中国电业》2020年1期论文;