水冷壁论文：锅炉水冷壁爆漏的原因分析和预防措施
水冷壁论文：锅炉水冷壁爆漏的原因分析和预防措施
摘 要：锅炉受热面爆管、泄漏是火电厂中常见而多发性的故障，严重影响火电厂的安全经济运行，水冷壁所处环境压力温度变化快，热应力大，事故发生率高。从理论上对锅炉水冷壁爆管和泄漏的原因进行分析，并提出在实践工作中相应的预防措施。
关键词：水冷壁；爆管；泄漏；原因分析；预防措施
锅炉水冷壁是锅炉所有受热面中受热强度最大的部件，是锅炉汽水循环的关键。它的内部承受着工质的高温高压的作用，外部承受着烟气侵蚀和煤灰粒磨损的冲刷和腐蚀，所以很容易发生爆管和泄漏问题。锅炉一旦发生水冷壁爆管或泄漏，一般无法在运行中检修，增加了非计划停机次数和检修工作量，无形中增加了运行成本，严重影响火力发电厂安全、经济运行。引起锅炉水冷壁泄漏的原因较多，其中磨损、腐蚀、过热、疲劳受损是导致水冷壁泄漏的主要原因。以下将详细分析锅炉水冷壁爆管和泄露的原因并提出相应的预防措施。
一、锅炉水冷壁爆管、泄漏的原因
1.磨损
磨损是锅炉水冷壁减薄和爆破的主要原因之一。因磨损机理的不同,在水冷壁上主要存在煤粒磨损、机械磨损和掉渣磨损。在运行中，在燃烧调节中偏离设计工况，燃烧中心
实际切圆直径大或切圆偏离中心，尤其在高负荷时，一次风煤粉浓度高、风速大，将直接对水冷壁产生磨损；其二燃烧所需氧量不足，造成燃烧过程过长或产生不完全燃烧，使烟气携带颗粒物直接冲刷水冷壁，从而造成了管壁减薄甚至损坏；其三，由于水冷壁在工作过程中，燃烧组织不当或空气动力场不稳定容易造成结焦，焦渣掉落或除焦方法不当，都会造成磨损。此外，还有长期超负荷或低负荷运行，大焦块掉落砸坏管子、管壁被打焦棍磨损或设备本身存在缺陷。
2.腐蚀
腐蚀主要分为管外腐蚀和管内腐蚀，前者出现在管外壁与炉内烟气的流向有关，当燃用高水份、高硫份煤时，水冷壁管外因接触so2、so3或h2s气体引起腐蚀，管外腐蚀爆管处存在含硫的沉积物,靠近基体侧一般为黑色沉积物,与管壁结合紧密。管内腐蚀一般是水质不合格引起，出现的位置则比较随机，探测难度高，常见的管内腐蚀有氧腐蚀、酸腐蚀、碱腐蚀和氢腐蚀，氧腐蚀是给水含氧量超标引起，其金属表面有皿状蚀坑。对于超高压机组，还存在酸腐蚀和碱腐蚀，酸腐蚀是用酸式磷酸盐处理炉水引起的，其爆口附近没有明显的蠕胀和塑性变形，管子内表面的结垢层由多层组成。碱腐蚀是利用naoh改善炉水而引起，提高锅炉补给水品质并适当调整炉水工况,把游离碱控制在安全范围以内,才能有效防止碱腐蚀。氢腐蚀是给水管路带来或停炉时形成
的含有氧化铁及氧化铜的水渣在锅炉水冷壁管受热面内壁产生沉积造成。当向火内侧内壁金属与这些氧化物接触时，所产生的蒸汽腐蚀后生成的氢气如果不能较快地被气流带走，将与钢管表面发生作用，使之脱碳，造成钢材变脆，保持锅炉运行中排污系统正常运行是改变氢腐蚀有效的措施。
3.过热
过热可分为长期过热和短期过热，前者是管壁温度长期处于设计温度以上，超温幅度不大但时间较长，使锅炉管材碳化物韧性降低而球化，当管子长期过热时,管子会加快蠕变速度发生管径均匀涨粗，最后在管子的最薄弱部位导致脆裂的爆管现象，由于长期在高温下运行,爆口附近往往有较厚的黑色氧化皮。短期过热是由于管子在严重超温的情况下管子力学性能严重下降,管子在压力的作用下发生塑性变形以至爆破，因水冷壁受到炉膛火焰的辐射热，极易发生短期过热，因此，合理的组织燃烧是降低水冷壁过热的有效措施。
4.疲劳受损
锅炉因启停和负荷变化引起水冷壁管产生交变热应力，同时因管内介质的重量和压力变化引起的振动，使管子产生疲劳受损，在管子的薄弱环节易出现爆管。另外吹灰器、喷口或吹灰管安装不当，操作有错误，管子被汽、水吹坏。
总之，在锅炉运行中，水冷壁工作环境恶劣，飞灰、高温烟气、管内汽水变化都考验着水冷壁管的强度，而管件焊
接处更是水冷壁的薄弱环节，为防止锅炉水冷壁爆管或泄漏，以下对预防措施进行讲述。
二、锅炉水冷壁爆管、泄漏的预防措施
1.加强对入炉煤粉的管理
在运行中，加强煤粉管理，选择适合锅炉的煤种，尽量不使用偏离设计值太大的煤种，尽量不选用含硫分太高的煤。
2.加强运行管理
依据煤样化验结果及时调整燃烧，防止出现火焰偏斜而引起煤粉刷墙；重视对燃烧状况的监测和正确调整，特别是一次的四角均匀性、二次风的配风方式等可能影响水冷壁附近还原性气氛形成的因素；避免出现火焰中心上移而超温；合理调整燃烧，防止出现长期超负荷引起管壁受热不均，使局部水循环不良；合理组织燃烧，防止出现烟气走廊。
3.加强检修管理
及时打渣，防止焦块自行脱落打爆水冷壁，及时检查焊接点。
4.加强炉水品质管理
保证合格的除氧条件，合理控制磷酸盐的添加量和质量，做好定期排污工作，防止管内腐蚀或结垢。
5.做好停炉后的保养
停炉后严格按照标准保养锅炉，恢复锅炉的最佳状态。
防止水冷壁泄漏、爆破是一个综合工作，需要从运行、检修、技术多处入手，尽可能的对重点部位和薄弱环节采用多种手段检测，加强对隐蔽部位的检测，防患于未然，以保证电厂的安全运行。
参考文献：
［1］王修祥.锅炉受热面超温爆管的原因及预防措施.安全管理网.
热水锅炉水冷壁爆管事故分析及解决方案
科ｆ技｝论ｆ坛 科 热水锅炉水冷壁爆管事故分析及解决方案 王筱晶 （哈尔滨市通河县质量技术监督局锅炉压力容器检验所．黑龙江通河１５０９００） 摘要：结合实际，谈谈热水锅炉水冷壁爆管事故分析及解决方案。 关键词：热水锅炉；事故分析；解决方案 １概况 我县某单位有～台ＫＺＬ１．４—０．７／９５／７０一Ａ １Ｉ 型热水锅炉在运行时发现右侧外包铁皮下部从 里向外流水。司炉人员打开左侧观火门发现右 侧水冷壁管出现漏水，水流到炉排上造成局部 炉火熄灭，随即紧急停炉。 该炉使用压力为ｏ．４ＭＰａ，锅炉右侧前数第 ９根水冷壁管上部距离弯曲起点约２００ｍｍ处 爆管漏水。爆破口为周向裂口，裂口长约 ２５ｒａｍ，裂口最宽处３ｒａｍ，裂口的上、下部位有 十几条明显的细小裂纹。锅筒水侧底部泥渣沉 积约２００ｍｍ，集箱水侧底部泥渣沉积约 １００ｍｍ。 ２爆管原因分析 在运行过程中受热的水冷壁管吸收热量 后传给管内的水使锅水温度上升。水冷壁管受 热面水侧的锅水吸热产生小气泡，并向管子中 心部位汇集，管壁始终保持有流动的水膜，使受 热面管的温度保持在金属材料允许的温度范围 内，使受压元件不会因过热而损坏。 由于进入锅炉的水未经任何处理，致使大 量泥沙被带人锅炉，沉积于锅筒、集箱底部，集 箱中的泥渣沉积尤为严重，泥渣占据了集箱近 三分之二的容积，使集箱流通截面积减少了近 ６ｏ％，水冷壁管的下口距泥渣只有约４７ｒａｍ的 空间，这种状况使水循环受到很大阻碍，当水侧 产生的气泡便很快在管内聚集而变成大气泡， 这些停滞的大气泡在管内形成汽塞，汽塞处管 壁的水膜被破坏，管壁得不到水膜的冷却保护， 壁温很快升高，汽塞达到一定程度后会突然上 升消失，锅水迅速占据原汽塞位置，使此处管壁 被水冷却，壁温急剧下降，产生温差应力，如此 周而复始，使金属产生热疲劳。爆管裂口处的很 多细小裂纹，就是反复发生汽塞使金属发生热 疲劳造成的。这些细小裂纹不断扩展，当剩余厚 度不能承受元件强度要求时，就会在内压和高 温作用下断裂造成泄漏。由此可知，水质不良使 水循环不正常是造成这超爆管事故的主要原 因。 管理不善是造成这起事故的间接原因，该 单位锅炉房没有配备水处理设备，使不合格的 水进入锅炉，导致污物带人锅炉，破坏了锅炉的 正常水循环。 ３懈决方案 针对存在隐患，该单位在２００８年对该炉进 行了改造，由哈尔滨市国建经济技术开发公司 承建。该公司采用了相变换热专利技术进行了 改造，其原理是在锅内设置换热装置，通过锅炉 自身产生的蒸汽向换热器内的介质（热网系统 循环水）放出汽化潜热后冷凝成水重新回到锅 内，再生成蒸汽，这样形成锅内系统的闭路相变 循环换热方式。相变换热锅炉实质是在原锅炉 汽包系统置人特制的特殊形状的不锈纲换热管 组，热网循环水通过此换热管组使汽一液双相 流体直接换热，管外沸腾状态的汽一液双流体 相变换热对管壁放热系数高，而管内较高速度 流动的循环水，又在特殊管几何形状约束流动 的热网循环水强化扰动，又加大其对管壁放热 系数，其管内的气体和杂质也很难析出附在壁 上，本身金属管壁热阻小。这种置于汽包系统的 相变换热，比其它所有锅外换热装置传热系数 大，换热效率高，热损失最小。所以这种锅内相 变换热锅炉不但节省蒸汽锅炉锅外换热复杂的 换热设备、给水的水处理设备和大型除氧设备， 而且又节省能源，提高燃料的热有效利用率，减 少热损失，减少投资和运行管理费用等。 ４相变换热锅炉特点 ４．１不结水垢、无氧腐蚀及低温腐蚀，减少 污染 该种锅炉在采暖期不需添加补给水，相变 换热锅炉正常运行期间始终处于煮炉状态，锅 水在量上不发生变化，不排污，不放水。锅炉不 结垢，锅内的水在沸腾状态下工作，溶解氧为 零，从而不发生氧腐蚀和低温腐蚀。锅炉基本运 行在额定工况或接近额定工况，尾部排烟温度 接近设计值。对流受热面不结露，使灰污染减少 到最低程度，从而保证了锅炉运行的良ｌ生循环。 ４．２热功输出稳定，热效率高，节能效果显 著，环保意义重大 改造后的锅炉其自身工作性能良好，传热 工况稳定，锅炉运行中始终处于高的热效率，节 煤非常显著，且启炉速度快，燃料的燃烧状态极 佳，减轻了黑烟对环境的污染。 ４３锅炉运行稳定可靠，安全系数高 些种锅炉内设置的热交换装置采用了最先 进的传热构件一波节管。材质为１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ抗 腐蚀能力强，设计传热能力大于锅炉输出功率。 从而保证了锅炉运行的稳定、安全、可靠。消除 了现有热水锅炉所有危及安全运行的因素，如 汽塞、水击、爆管等。 ４．４可供多种参数的热水，具有实用价值 改造后的热水锅炉可根据用户所用热水的 需要，供应任何压力、多种温度的热水，这是因 为该锅炉所表现出自身参数不受供出热水参数 影响的特性。 ４．５具有同时生产蒸汽同时进行相变换热， 满足各种热能需求，设备兼容能力强，可减少备 用设备台数，降低投资与造价。 （上接７２页）
电站锅炉水冷壁管的失效分析及其预防措施
电站锅炉水冷壁管的失效分析及其预防措施
【摘 要】锅炉受热面是将烟气中的热量传递给汽、水的界面，多由管子组成。受热面管工作环境复杂而恶劣，虽围绕使用合适材料和改善工作条件做了大量工作，但由于炉内流动、传热、燃烧过程难以控制，用户水平参差不齐，锅炉使用工况常常出现异常。工况不正常，设计、制造、安装、使用等环节的不足都会在锅炉受热面管这个薄弱环节集中爆发。当受热面爆管时，高温高压的汽水喷出，轻则要停炉影响生产，重则容易造成人身伤亡，给企业带来巨大的经济损失。
【关键词】电厂机械；电站锅炉；水冷壁管；失效分析；温度应力；过热损坏；腐蚀破坏
0 引言
以前质监部门锅检机构主要精力放在大量的工业锅炉检验上，只检验一些自备电厂的电站锅炉，数量不多，容量也较小。由于与电力行业所面临的研究对象有所不同，两者的侧重点、分析研究失效的方式也有所不同。总体来说，工业锅炉与电站锅炉的研究衔接不好，有关规程、规范和电力行业标准存在结构性、内容性、配套性和协调性缺陷。也由于锅炉种类多，在一些法规、文献、出版物中，在谈到受热面管的失效时，会有许多不同说法，在两者之间存在着分类模型不统一、名词术语不统一，既不够系统和完善，又极易引起混淆。不管是质监部门还是电力行业，在体现科技进步、技术含量等方面都还不尽如人意。
1 水冷壁管爆管的原因
由于燃烧系统之脉动，热力工况经常变动，壁温波动引起的交变温度应力会产生疲劳破坏。在具有膜式水冷壁的炉膛中，相邻管子间的壁温差一般不宜超过50℃，否则过高的热应力将引起焊缝撕裂。在受热面承受很高热负荷的情况下，若管内工质的质量流速不够高时，就有可能出现沸腾传热恶化现象，将导致壁温急剧上升而遭受过热损坏。水冷壁受热面管子一般选用20﹟钢，其适用壁温≤480℃。否则，力学性能得不到保证，还会产生高温氧化破坏。
除了金属温度所引起的破坏之外，水冷壁受热面还会经受由于水垢沉积，导致传热不良而引起破坏以及外壁的腐蚀破坏，磨损破裂等。水冷壁受热面的正常运行与锅炉的结构特点，特别是锅炉水工况，炉内空气动力场及其燃烧工况以及燃烧室的热负荷关系极大。产生上述破坏的原因与锅炉的运行工况和结构设计密切相关。具体是指：
关于如何防止水冷壁爆管的研究
工业技术 Ｑ：２ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｅｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ￣ｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
关于如何防止水冷壁爆管的研究①
刘海侠 （大唐长春第二热电有限责任公司宙林长春１ ３００２１）
摘 要：近年来火力发电厂中出现了很多锅炉的频繁爆管事件，．Ｔ－＠．Ｔ－－，￣Ｉ起了我们的高度重视，为了避免我厂类似事件的发生，制定有效的保障
措施，保证机组在冬季供热期的安全运行，该文就莱电厂的２号锅炉爆管的原因进行了分析，查清了该锅炉锅炉水冷壁爆管的真正原因，并挺出
了切实可行的措施。希望能对于火电厂的锅炉安全运行起到防微杜渐的作用。
关键词：锅炉 爆管碱腐蚀 酸庸蚀 磷酸盐隐藏
中图分类号：ＴＫ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ６７４一Ｏ９８ｘ（２Ｏｌ３）０８（ａ）－－０１０１－－０１
该锅炉是哈尔滨锅炉厂生产的ＨＧ一 ６７Ｏ／１４０一ＹＭ１４型自然循环单鼓，单段
蒸发 汽包炉，主蒸汽压力１ ３．７ ＭＰ、温
度５４Ｏ℃，炉膛呈倒“Ｕ”型布置，其四 周布满膜式水冷壁。水冷壁共有６ ３ ０根
中６Ｏ×６．５ ｍｍ的水冷壁管。前侧墙水冷壁
上集箱有１２根连接管，两侧水冷壁上集箱
各有ｌ０根连接管，规格为 １ ５９×１４ ｍｉＩ１；
后侧水冷壁上集箱、斜包墙管上集箱各用
６、１２根中１ ３３ Ｘ ｌ ３ ｍｍ的连接管与汽包连
接，水冷壁系统的材质为２０号高压钢管。
１现场调鸯及检验情况 １．１水冷璧管的内窥镜检查
从５月份、７月份和９月份几个月内窥镜检
查结果来看，在７月份之前并没有发现水冷 壁内壁存在白色结垢区域，自８月份锅炉启
炉以后，各项水汽指标较前一段时间有明
显改善，这说明同样在凝汽器渗漏的情况下
水冷壁管的结垢情况更多受到了锅炉燃烧
的影晌。
１．２管样宏观检查
对水冷壁管进行内窥镜检查时割取了
爆管邻近管样，观察到在内壁向火侧有一条
１５～２Ｏ ｍｍ宽的白色条状垢，可用锐器
剥离，管内壁呈黑色，没有发现腐蚀坑。
水冷壁泄露的原因及处理方法
水冷壁泄露的原因及处理方法
0引言
轩岗电厂一期2×660MW超临界直接空冷机组锅炉采用东方锅炉厂生产的DG2090/25.4-II型超临界变压直流炉、前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、紧身封闭、全钢构架的∏型炉。该炉采用中速磨冷一次风正压直吹式制粉系统：燃烧器为低NOX型双调风旋流燃烧器，共36只分3层布置在前、后墙上；在前、后墙旋流燃烧器的上方各布置了1层燃尽风，其中每层2只侧燃尽风（SAP）喷口，6只燃尽风（AAP）喷口。燃烧器层间距为4.58m，燃烧器列间距为3.05m，上层燃烧器中心线距屏底距离约为25.1m，下层燃烧器中心线距冷灰斗拐点距离为3.26m，最外侧燃烧器中心线与侧墙距离为3.46m，燃尽风距最上层燃烧器中心线距离为5.98m。炉膛吹灰器采用上海克莱德贝尔格曼机械有限公司的V04型短伸缩式吹灰器，共48台，分三层对称布置在四面墙上，每层16台（前后墙各5台，两侧墙各3台）。
锅炉下部为螺旋水冷壁，采用内螺纹管、外径38.1mm、壁厚7.5mm、材质为SA-213T2，上部为垂直水冷壁，采用光管、外径31.8、壁厚分别为9mm、8.5mm、8mm、材质为15CrMoG。
2013年6月23日#1炉四管泄漏报警，就地检查#1炉右侧第一层中间吹灰器A02处有泄漏声音。拆除A02吹灰器，泄露声音明显，进一步确认水冷壁泄露。
1泄露原因分析
1.1停炉后，对该区域泄漏点进行分析检查，发现该区域管壁存在吹损，附近管壁减薄较多，初步判断泄露原因为吹灰蒸汽吹损。
轩岗电厂锅炉吹灰介质采用过热蒸汽，汽源来自于锅炉后屏过热器出口集箱，汽源温度523℃，汽源压力25.8MPa，经减压后吹灰母管压力为2.5MPa左右，炉膛吹灰器减压阀后压力为0.8Mpa，起吹距离为50mm，炉膛吹灰的周期为2天1次。
（1）对照近期吹灰记录、SIS系统回放未发现吹灰器卡涩现象，排除因吹灰器卡涩发现不及时导致的泄露的可能。
热水锅炉水冷壁管爆裂分析
在众多的锅炉事故中，爆管事故是最常见且危害 很大的一类。锅炉爆管的形态常见有两种，一种是破口 沿轴向开裂，另一种是破口沿环向开裂，前者属于高应 力开裂，后者属于低应力开裂。轴向开裂较为常见，一 般认为，轴向开裂主要是由于锅炉非正常运行而产生。 而环向裂纹产生的原因较为复杂，实际锅炉运行中也 很少出现。 １、事故概况 某医院安装的一台ＳＺＷ７—１．０／９５／７０－ＡＩＩ型热水 锅炉，额定功率为７ＭＷ，额定压力１．ＯＭＰａ，生产日期 为２００１年Ｏ８月，使用压力为０．５ＭＰａ，为取暖用热水锅 炉。在定期检验时发现水冷壁管在冬季供暖时发生了 爆管事故，为不影响供暖而采取了临时封堵的方式摘 除了爆管的水冷壁管。我们经过对爆管的水冷壁管的 裂纹进行观察，确定裂纹主要分布在右侧水冷壁，前数 第７根至９根水冷壁管上，距离下集箱约１米处，裂纹 形态为轴向裂纹，呈尖锐的喇叭形，其边缘很锋利，水 冷壁管材质为２０＃锅炉无缝钢管。 明水冷壁管是在过热工况下运行，当发生水蒸气腐蚀 时，其形成过程化学反应式如下： ３Ｆｅ＋４ＨＯ２—｝Ｆｅ３０４＋４Ｈ２ Ｔ 由此可以证实：锅炉水循环故障，上升管中产生汽 塞是导致水冷壁管内形成氧化物分层的主要原因。 ３、产生裂纹的直接原因 ＳＺＷ７—１．０／９５／７０－ＡＩＩ型热水锅炉为自然循环锅 炉，自然循环锅炉其锅水总是沿着一条固定的循环回 路在受热面内流动。从该锅炉的炉膛水循环回路和运 行参数看，若结构不发生异常其水循环安全不应发生 问题。但由于右侧水冷壁管第７根至９根在集箱内伸 出端达５０ｍｍ，使进口阻力系数比正常阻力系数超出一 倍，从而使这几根上升管的有效流动压头比其他管低 ５０％，致使管内的流动压头过小，流速过低，管子水侧产 生的气泡不能被及时带走，便在管内聚集而变成大汽 泡。这些停滞的大汽泡在管子内将产生汽塞。汽塞处的 蒸汽导热差，因而此处的壁温大为升高，而汽塞达到一 定程度后，会突然上升消失，锅水又重新填补原汽塞所 热水锅炉水冷壁管爆裂分析 ２、裂纹性质分析 （１）宏观分析 将破损管在轴向裂纹之间沿垂直管轴向切开，经 切管检查发现水垢厚度１毫米，没有其它杂物堵管现 象，管壁内侧可见严重氧化腐蚀现象，向火侧氧化严 重，背火侧氧化较轻，管壁减薄很多，破口呈尖锐的喇 叭形，其边缘很锋利，具有韧性断裂。 （２）金相分析 ●向火侧管外壁金属组织恶化。在破损管上截取 金相试样进行分析观察，对比背火侧与向火侧金相显 微组织，发现背火侧为铁素体加珠光体组织，晶粒长大 不严重，而向火侧显微组织明显粗化，晶粒长大，同时 伴有氧化脱碳现象，金相组织中可见粗大的铁素体晶 粒，珠光体已全部消失。锅炉钢材在长期高温的作用下 不仅会使晶粒变粗导致机械性能下降，严重时金相组 织会转变为铁素体和粒状碳化物，产生脱碳。脱碳过程 化学反应如下：２Ｆｅ３ｃ＋０ 一６Ｆｅ＋２ｃｏ Ｔ ●向火侧管内壁发生氧化分层。观察向火侧与背 火侧管内壁氧化物显微组织，发现两者均有分层现象， 且每层形态各异，向火侧氧化物层较厚，分层明显，背 火侧氧化物层较薄且分层不明显。正常情况下，锅水与 锅炉钢管作用生成一层薄的氧化铁保护膜。当锅炉在 高温缺水状态下运行时，水蒸汽作用于钢，便自然地加 速生成磁性氧化铁，即Ｆｅ ０，。较厚氧化铁层的存在表 ６ 口赵雪飞 在位置，使此处管壁被锅水冷却，温度急剧下降，从而 产生温差应力。如此周而复始，此处金属因热疲劳而损 伤。另外，因管子堆积水垢严重，导致外表面超温、脱 碳、显微组织粗化，使材料强度降低，承载能力下降，加 之高温蠕变等因素的综合作用，在管表面产生轴向裂 纹并扩展，最终形成呈尖锐的喇叭形爆管裂纹。 ４、相应措施 通过对水冷壁管工作环境、受力状态、金相分析和 锅炉运行记录进行综合分析得出的结论：造成锅炉水 冷壁产生轴向裂纹的直接原因是水冷壁管端插入集箱 内过长，使水循环遭到严重破坏，管件得不到良好的连 续冷却，在高温下长时间工作，致使材质变化，同时水 冷壁管严重堆积水垢，导致管件向火侧表面产生轴向 裂纹最后爆管。因此应采取如下措施：①锅炉运行过程 中，应严格控制冷凝水品质，不合格的冷凝水不要进入 锅炉给水；必须保证除氧器的除氧效果，严格控制锅炉 给水的含氧量不要超标。②有效控制锅炉制造、安装和 投运前的锅炉保养工作，不产生腐蚀现象；锅炉酸洗到 正式投运时间间隔不能过长，否则容易产生腐蚀现象。 ③锅炉应加强停炉保养工作，采取有效的保护措施。④实 验表明，溃疡性腐蚀坑大多数应发生在向火侧，应尽快 找出这些部位，避免再次发生爆管。⑤可以采用超声波 和内窥镜相结合的方法找出缺陷部位。（作者单位：锦 州市锅炉压力容器检验研究所）
锅炉水冷壁高温腐蚀的机理影响因素及预防措施
业技术2007NO.02SCIENCE&下ECHNOLO(〕丫INFORMA下ION锅炉水冷壁高温腐蚀的机理影响因素及预防措施李孝亮’金铁民z(1.哈尔滨电力职业技术学院。2.哈尔滨电力职业技术学院)摘要:随着我国电力工业建设的高速发展，大容量机组越来越多，设备结构和系统更趋于复杂化，锅炉运行中出现多种事故，其中电站锅炉“四管”爆漏事故已成为当前威胁发电设备安全、稳定运行的突出矛盾。关键词:锅炉腐蚀措施中图分类号:TK229.6文献标识码:A文章编号:1672-3791(2007)01(b卜0019-01炉管长期在高温高压下运行，并受到粉磨损，工作条件非常恶劣，使得炉管泄漏工
坐成为一种必然，护管泄漏是电厂的一种多发事故。研究和预防四管泄漏已成为保证火力发电厂安全经济运行和提高经济效益的关键问题，因此搞清四管泄漏的机理，并提出防范措施，减少四管泄漏发生是一个重要的课题。1主要研究内容和方法本文以水冷壁为例，分析造成电站锅炉水冷壁高温腐蚀的机理，并且总结归纳了腐蚀的主要影响因素及其防止措施。锅炉水冷壁爆漏的原因是多方面的，本文十要研究形成水冷壁高温腐蚀的机理、影响因素以及预防措施。2锅炉水冷壁高温腐蚀的类型及腐蚀机理高温腐蚀的类型及腐蚀机理.根据高温腐蚀发生的原因及腐蚀产物成分的分析，煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀一般可以分为以下几种类型:硫酸盐型高温腐蚀、硫化物型高温腐蚀、氯化物型高温腐蚀以及由还原性气氛引起的高温腐蚀。硫酸盐型高温腐蚀.对锅炉水冷壁高温腐蚀的产物进行分析，发现含有大量的硫元素和碱金属元素，它们通常以硫酸盐、焦硫酸盐以及三硫酸铁钠等复合硫酸盐的形式存在。这种腐蚀产物的成分呈现规律性变化，由表及里碱金属元素和硫元素逐渐递增。按水冷壁受热面反应相态类型分，硫酸盐型高温腐蚀过程主要有两种途径:一种是有致腐气体SO,参与作用下的硫酸盐熔盐腐蚀，另一种是碱金属的焦硫酸熔盐腐蚀。硫化物型高温腐蚀。硫化物型高温腐蚀是锅炉水冷壁高温腐蚀中较为常见的类型，引起硫化物型高温腐蚀的主要原因是腐蚀区域烟气中含有游离态硫以及烟气呈还原性。通过对腐蚀产物的分析，我们发现腐蚀产物主要是铁的氧化物和硫化物。还原性气体引起的高温腐蚀。锅炉水冷壁的高温腐蚀和还原性气氛的存在有着极密切的关系，co浓度大的地方腐蚀就大。CO的形成主要是由于燃烧器供氧不足，不完全燃烧而形成的。当燃烧区域缺氧时，其波动范围较大，达到3%^-25%，当含氧量大于2%时.CO含量不超过3%一5%，说明氧量较高时，大部分CO都被氧化成C02,和氯元素是硫化物型和氮化物型高温腐蚀的根源。燃煤中的硫、碱金属及其氧化物的含量越高，腐蚀性介质浓度越大，出现高温腐蚀的可能性就越大.高硫煤产生的大量H2s，SO2,so，和原子硫不仅破坏管壁的Fe203保护膜，而且还浸蚀管子表面，致使金属管壁不断减薄，最终导致爆管事故。(2)给水品质的影响。给水品质对锅护高温腐蚀的影响主要体现在水冷壁的管壁温度条件上。若给水品质控制不严，很容易造成水冷壁管内结垢，这样就会增加管壁的热阻，阻碍热量的传递，从而使管壁温度上升，加速高温腐蚀的进程。因此，运行时应严格控制锅炉的给水品质。(3)煤粉细度控制不严的影响。按照入炉煤质和燃烧调整试验的结果，煤粉的经济细度一般都控制在12%左右。但有时由于煤质的变化而造成制粉系统出力不足，运行人员将煤粉调粗以满足运行的需要或由于运行人员对控制煤粉细度的重要性认识不足，使煤粉细度增加，从而影响锅炉水冷壁的高温腐蚀。(4)配风工况。配风不当对锅炉水冷壁高温腐蚀的影响有两方面:一方面是送风不足，使炉内缺氧，形成还原性气氛，影响水冷壁的高温腐蚀:另一方面是形成不良的炉内的空气动力场，造成一次风或切圆偏斜，从而使未懈尽的煤粉颗粒磨损水冷壁以及贴壁燃烧，加速高温腐蚀的进程。(5)还原性气氛。还原性气氛是由于煤粉在炉膛内缺氧燃烧形成的，其对锅炉水冷壁的腐蚀影响非常大。一方面，它可以渗透到水冷壁的氧化膜中，并发生反应，生成疏松多孔的FeO，而FeO是吸附腐蚀介质的理想载体，从而加速腐蚀的进程:另一方面，它对腐蚀性气体的生成起促进作用。(6)煤粉贴壁燃烧。如果炉内空气动力场不理想，造成一次风偏斜或切圆偏斜，很容易产生煤粉贴壁燃烧现象。煤粉贴壁燃烧很容易造成水冷壁高温腐蚀。贴壁燃烧使局部水冷壁管壁温度急剧上升，为高温腐蚀创造了良好的管壁温度条件。同时，贴壁燃烧产生的气流直接冲刷水冷壁管，破坏水冷壁管的保护膜，使腐蚀产物不断脱落，进而加速了腐蚀的进程。3锅炉水冷壁高温腐蚀的影响因素(1)煤质的影响。燃煤品质差是水冷壁高温腐蚀的内因条件，燃煤中高含量的硫元素4预防锅炉水冷壁高温腐蚀的措施(1)采用浓淡风燃烧技术。浓淡风燃烧技术可分为水平浓淡风燃烧技术和径向浓淡风燃烧技术。水平浓淡风燃烧技术的原理为，在一次风管道上安装煤粉浓缩器，一次风煤粉气流通过煤粉浓缩器时被分成浓淡两股，这两股气流在水平向上以一定的夹角喷人炉膛。浓煤粉气流流向向火侧，淡煤粉气流流向背火侧，这样就在向火侧形成一个较高的煤粉浓度区，背火侧的煤粉气流在水冷壁附近形成比普通燃烧器更强的氧化性气氛。(2)采用多切圆燃烧技术。用多切圆燃烧技术针对双切圆四角燃烧锅炉而言，在防止高温腐蚀的应用中效果较为明显。一方面，通过一次风反切圆燃烧可以平衡炉膛出口烟气流速，防止形成“烟气走廊”，从而防止过热蒸汽气温偏差。另一方面，一次风反向偏转可以减小一次风切圆直径，使一次风射流相对二次风气流偏离水冷壁较远，有利于改善水冷壁表面的还原性气氛。(3)采用变异周界风技术。采用变异周界风技术，使向火侧的周界风截面小于背火侧的周界风截面，一方面增加了炉内燃烧所需的氧量，使煤粉燃烧充分，减少还原性气氛的产生;另一方面增加了水冷壁表面的含氧量，防止未燃尽的可燃物冲刷水冷壁，有利于改善水冷壁表面的还原性气氛。(4)采用贴壁风技术。贴壁风技术是从二次风箱引出一股少量的二次风，从易形成还原性气氛的水冷壁区域喷人，使之在水冷壁附近形成一股气膜，阻挡煤粉气流冲刷水冷壁，改善腐蚀严重区域的贴壁烟气成分，从而有效的防止水冷壁高温腐蚀的发牛。同时，相对于炉膛烟温来说，贴壁风是一股冷风，因而可以有效的抑制水冷壁管的腐蚀速度。(5)合理组织配风和强化炉内的混合。合理的配风和强化炉内湍流混合的目的是避免出现局部还原性气氛。若配风不良，即使总的过量空气系数a>l，也会在水冷壁附近出现高浓度的还原性气氛。(6)控制煤粉细度。我们知道，煤粉颗粒较粗时，容易造成未燃颗粒冲刷水冷壁和贴壁燃烧。结果造成水冷壁磨损和壁面附近形成还原性气氛，引发高温腐蚀。试验表明〔11],当煤粉细度R908.5%一13.5%时，水冷壁管外部腐蚀比R90=6%一8%时大的多。因此，控制煤粉细度在一定程度上可以预防水冷壁高温腐蚀的发生。(7)控制给水品质。控制给水品质，避免管内结垢，减少热阻，从而可以防止水冷壁管壁温度过高，预防高温腐蚀的发生。此外，应加强对运行人员的学习与管理，综合协调电力生产，避免机组长时间超负荷运行，这些措施在某种程度上都可有效的防止高温腐蚀的发生。3结论水冷壁爆管是锅炉设备事故中比较常见的故障之一，对锅炉危害比较大，还需要在实践中不断摸索，总结和积累经验。科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION19
水冷壁泄漏原因分析及其处理
第
３７卷
２０１５年
１２月
湖州师范学院学报
Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ
Ｈｕｚｈｏｕ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ
ｙ Ｖｏｌ．３７
Ｄｅｃ．，
２０１５
水冷壁泄漏原因分析及其处理
蒋立群
（
华能国际电力股份有限公司长兴电厂，
浙江湖州
３１３１００）
摘
要：
统计表明，
锅炉方面的事故约占火电厂非计划停运事故总时数的一半，
而锅炉的事故又以水冷壁管、
过热
器管、
再热器管和省煤器管（
俗称四管）
泄漏为最多，
约占事故停运总小时数的
１／
３．某电厂炉膛底部水冷壁与落渣
管联接位置多次发生泄漏，
严重影响机组的安全运行
．为保证机组安全稳定运行，
对泄漏原因进行分析，
制订详细
切实可行的施工方案，
对
３台锅炉水冷壁管与落渣管联接位置进行改造，
经
１８个月的机组运行，
未发生泄漏事件
．
关键词：
水冷壁；
分析；
改造；
焊接
中图分类号：
ＴＭ６２１．２文献标志码：
Ａ文章编号：
１００９
－１７３４（
２０１５）
Ｓ０
－００１８
－０３
０
引言
某热电有限责任公司拥有
２×６０ＭＷ发电机组，
为
３炉
２机供热供电模式
．２台型号为
Ｃ６０
－８．８３／
１．２７汽
轮机，
其循环水系统、
给水系统、
主蒸汽系统、
补给水系统都采用母管制，
汽轮机为单缸、
冲动、
单抽汽、
凝汽
式，
具有一级调整抽汽，
由上海汽轮机有限公司制造
．３台锅炉的型号为
ＳＧ
－２４０／
９．８１－Ｍ２５７型高温高压、
单
汽包横置式、
单炉膛、
自然循环、
全钢架
π型布置循环流化床锅炉，
由上海锅炉厂有限公司制造
．循环流化床锅
炉作为一种清洁煤燃烧新技术，
近几年在我国得以迅速发展，
流化床锅炉设计制造单位在努力探索诸如治理
水冷壁磨损、
提高高温分离器效率、
治理布风板风帽磨损等影响循环流化床锅炉安全经济运行的突出问题取
得了很大的成绩
．但进步的同时也忽略了锅炉设计中的一些细节，
这些细节问题有时却对锅炉的安全运行是
致命的
．其中就有循环流化床锅炉落渣管因设计不当，
造成堵渣停炉或落渣管拉裂水冷壁管泄漏而停机
．该厂
因水冷壁管开裂而造成停机的现象已经发生多次，
所以对水冷壁落渣管联接处进行改造成为当务之急
水冷壁泄漏的现象、原因及处理方法【2014.12.28】
一、水冷壁泄漏的现象
（1）炉膛负压突然变正（因为水在炉内受热蒸发使压力变大），严重时炉膛压力保护动作；
（2）炉膛出口烟温降低（热量被泄漏的液态水吸收），引风机电流升高；
（3）汽包水位下降，给水流量不正常地大于蒸汽流量，严重时难以维持水位；
（4）给水泵勺管开度增大，给水泵电流增大；
（5）汽温、汽压下降，负荷下降；
（6）局部床温异常降低，床压波动大；
（7）旋风分离器进出口烟温下降，料腿返料温度下降；
（8）床下启动燃烧器排湿孔处有水汽冒出；
（9）烟囱冒白烟；
（10）冷渣器排渣口处有水流出。
二、水冷壁泄漏的原因
（1）锅炉给水、锅水质量不符合标准，使管内结垢造成管壁超温或产生垢下腐蚀；
（2）煤的粒度长期超标，为保证流化，风速增加造成受热面磨损严重，管壁变薄；
（3）管内有杂物堵塞，水循环不良；
（4）锅炉水位过低，造成管子缺水；
（5）锅炉下降管和下联箱内的水在停炉状态下结冰或其他异物堵塞循环回路；
（6）炉膛耐火材料掉落，砸坏水冷壁管；
（7）管材质量不合格或焊接质量不佳；
（8）管子受到交变热膨胀应力。
三、水冷壁泄漏后的处理方法
（1）汽包水位能保持时，处理步骤如下：
①应尽量保持水位在正常范围内，机组减负荷运行；
②减小一、二次风量，保证炉膛负压为-100到-200Pa；
③加强汽温监视，防止汽温大幅度变化；
④加强排渣；
⑤燃烧不稳时，应投油助燃。
（2）若汽包水位不能保持正常水位时，处理步骤如下：
①按紧急停炉处理；
②停止锅炉上水，禁止开启省煤器再循环门和对空排汽门。
煤粉炉水冷壁管开裂原因分析及对策
煤粉炉水冷壁管开裂原因分析及对策
摘要：在锅炉机组的正常运行过程中，水冷壁管长期运行在高温烟气和水蒸气、火焰、飞灰等恶劣的环境中，结焦、磨损、腐蚀、破损等类型的缺陷会引起水冷壁管爆管，容易引发泄露和爆管等严重的锅炉安全事故。一旦产生泄漏和爆管事件，只能采用强制停炉的方法，对锅炉机组进行修理，影响火电厂的安全生产，给电厂造成较大的经济损失。
关键词：煤粉炉；水冷壁管；开裂原因；对策
1水冷壁介绍
该公司锅炉由四川华西能源制造的型号为HX-200/9.81-M-II1的自然循环煤粉炉。水冷壁分布在炉膛四周，作为锅炉燃烧的直接辐射受热面，水冷壁对省煤器中初步加热的水充分加热可形成达500℃左右的水汽混合物。随后，高温水汽混合物进入汽包实现汽水分离，分离后的蒸汽进入过热器进行进一步加热。在现阶段的锅炉中，炉膛由全焊接式膜式水冷壁围绕一圈形成，为了保证煤粉燃烧形成高温烟气热量的吸收，一般炉膛截面为方形。该公司锅炉水冷壁分成 12 个循环回路，前、后、侧四面各 3 处回路。锅水从锅筒引出经下部集中下降管后由 28 根
Φ133×10mm 和 8 根 φ159×12mm 的连接管分别引到前、后与两侧水冷壁的下集箱；汽水混合物由 30 根 φ133×10mm 和 8 根φ159×12mm 的汽水连接管引入锅筒。合理划分回路，选用较大的下水连接管，汽水连接管和集中下降管与上升管的截面比使锅炉的水循环系统具有较大的安全裕度。整个炉膛为悬吊结构，全部重量均通过上集箱吊于顶板上。炉膛设置了膨胀中心，可确保受热面自由膨胀。为保证水冷壁管向下膨胀的一致性，各吊点标高均相同。针对于该段水冷壁，其服役环境为炉膛内部高温烟气及火焰，外部由保温棉包裹，管道内部是流动的水汽混合物，在该服役环境下，共有三种热传递形式。1）热传导：热量由水冷壁向火面传递到内壁，热传导存在于固体内部。2）热辐射：煤粉燃烧形成的高温烟气对水冷壁向火面的热量传递。3）热对流，又称对流传热：包括高温烟气与水冷壁受火面的对流换热以及水冷壁内壁与管内工质的对流换热。 2煤粉炉水冷壁管开裂原因分析
水冷壁裂纹泄漏原因分析及处理
第７卷第６期 Ｖ０Ｌ．７ ＮＯ．６ ２００９年１２月 ＤｅＣ．２ｏｏ９
水冷壁裂纹泄漏原因分析及处理
马永仁李振忠
（神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司，北京．１０００２５）
摘要：四管爆漏是电厂锅炉常见的故障，本文通过对水冷壁爆破进行深入的裂纹、金属专业和化
学专业分析，总结了爆破的技术原因，提出了技术和管理上的控制措施。
关键词：水冷壁泄漏预防
中图分类号：ＴＭ６２１．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—３８８０（２００９）０６—００３９—０３
神华国华北京热电分公司现有设备为两台德国
ＡＢＢ公司制造的２００Ｍｗ双抽凝汽式汽轮发电机
组，配备４台哈尔滨锅炉厂制造的４１０ｔ／ｈ燃煤锅炉
于１９９９年１０月至１２月相继投产。近几年公司为了
降低锅炉排放中的氮氧化物浓度，锅炉进行了燃烧
器改造，ＳＮＣＲ等多项改造项目，本文对＃１炉水冷
壁裂纹缺陷，依据各项金属试验和化学试验结果，综
合分析了裂纹产生的主要原因
１水冷壁缺陷情况
２００８年２月机组运行中，发现＃１炉前墙水冷
壁管从Ｂ侧数第ｌ０根（标高２８ｍ下向）泄漏，＃ｌ炉
为ＨＧ一４１０／９．８一ＹＭ１５型锅炉，模式水冷壁，规格为：
￣６０ｘ５，材质为：２０Ｇ。宏观发现水冷壁炉内侧存在一
条纵向泄漏裂纹，而且裂纹附近出现表面龟裂通过
打磨去除。爆口上方的母材未见缺陷，爆口下方约
２～４ｍ范围内发现多条横向裂纹。金属专业对水冷壁
管泄漏进行了力学和金相分析。化学专业对泄漏的
水冷壁管进行了结垢分析和垢量的测定，排除了水
冷壁管道的大面积失效的可能性，找出了水冷壁裂
纹泄漏的真正原因。
２水冷壁裂纹分析
２＿１泄漏管段宏观检查分析：
（１）水冷壁向火侧泄漏点裂纹为上下纵向其长
度为３２ｒａｍ。纵向裂纹向下２０ｍｍｘ７０ｍｍ母材表面范
围内有网状龟裂，通过表面打磨后探伤已消除。裂纹
向下与裂纹在一条直线上的母材在１２５ｍｍ范围内
进行测厚，数据为从３．２～３．８ｍｍ（见图１）。