火电机组锅炉受热面泄漏原因及预防措施

（大唐郓城发电有限公司，山东 菏泽  274700）

摘  要：锅炉受热面泄漏是导致火电机组非停的重要原因，会对火电机组运行的安全性和经济性造成严重影响，同时也会影响电网运行的稳定。因此做好锅炉受热面泄漏防治非常关键，本文针对某火力发电厂锅炉受热面泄漏现象进行了分析，提出了相应的泄漏防治措施，以期促进火电机组的高质量发展。

关键词：火电机组；受热面；泄漏防治

0 引言

火电机组锅炉设备受热面泄漏是造成机组非正常停机最常见的型因素，一般占机组非停事故的50%以上，最高可达80%。一旦锅炉受热面发生泄漏，高温高压的汽水工质大量流失，不仅造成工质、能量的大量浪费，还会对周围其它受热面等相关设备及周围人员的安全造成严重威胁，这只是锅炉受热面泄漏的直接后果，一旦锅炉汽水系统循环不稳定则会引起机组紧急停运，对电网的运行的安全性和电压及频率稳定性造成严重影响。做好火电机组锅炉受热面泄漏治理工作，是保障火电机组安全稳定运行的重要技术支撑手段。

1 锅炉受热面泄漏防治概况

锅炉受热面主要是指锅炉水冷壁管、省煤器管、过热器管及再热器管，也简称“四管”。四管管壁内侧汽水介质温度和压力较高，外侧烟气介质温度较高且含有较多的坚硬的煤焦颗粒，工作环境非常恶劣，因此四管泄漏基本占锅炉受热面泄漏的99%以上。据北美电力可靠性委员会一项统计，水冷壁管泄漏约占锅炉受热面泄漏的45%，过热器管泄漏约占30%，再热器和省煤器分别约占15%和10%。随着机组容量及过热蒸汽、再热蒸汽参数等不断提升，四管内部的汽水介质的温度和压力等级也不断增加，目前已有20多台二次再热机组投入商运，蒸汽温度也提升到620℃等级，还在探索630℃以及700℃等级的机组设计试验。随着介质参数的提升，大量新型耐热合金材料也在逐渐应用于四管中，如P91/92应用于水冷壁管、Sanicro25应用于过热器管等，参数的提升和新材料的应用对锅炉受热面防治提出新的挑战。

2 锅炉受热面泄漏机理

锅炉受热面的环境、工质参数等变化幅度很大且不同部位的差别也很大，由此产生的泄漏原因也多种多样，需要采取的防治措施也要有针对性。通常按照水冷壁管、省煤器管、过热器及再热器管等四类部位进行失效机理的分析。具体见表1

表1四管失效机理

3  锅炉受热面泄漏防治措施

3.1 设计、制造环节

针对设计及校核煤种、气候条件及炉型等因素，合理选择锅炉炉内过程和锅内过程的相关参数，结合材料特性，选取相应的裕量，通过数值模拟等方式进行合理的设计。

利用声波测温、大数据分析等技术，在设计阶段监理锅炉受热面的大数据模型，并通过测点密布建立受热面的温度场，从而对建立受热面运行工况的数据库，逐步形成受热面的温度、流速、积灰结焦等情况的模拟，便于进行状态分析和运行监控。在机组投入商业运行后也要继续进行锅炉受热面的大数据的持续更新及寿命分析，并与机组停运后的防磨防爆检查相互印证，确保受热面数据库逐步完善，与设备实际相匹配。

从原材料、热处理、内壁处理工艺、焊接、监测及运输等环节加强相关规程标准的执行，做好相关质量工艺、试验环节管理及相关资料的归集。

3.2 安装、检修环节

3.2.1 验收

锅炉受热面的新部件、材料到场后需严格进行光谱检测（合金部件100%检测）、尺寸抽查、原材料及生产工艺等相关报告检查；管子内外壁重皮、裂纹、蜂窝、凹沟等目视检查；管材或管排到货后进行100%涡流探伤；如有喷丸等特殊工艺的进行专项验收，涡流探伤原理如图1。

图1 涡流探伤原理图

3.2.2 工艺保障

现场对受热面管管排组排之前，需要对其采取通球试验，通球试验期间做好记录，并核对送入管排和送出管排的球的数量，需要注意切忌把球留在管中，在通球试验以后注意将管子封闭起来。

合金部件及焊材在领用、安装前、焊接后等各环节均需进行光谱复查，避免管材错用和焊材错用。

受热面管排组排和受热面换管期间，加强配管、坡口、对口等环节工艺控制，确保焊接环境符合焊接工艺卡要求，避免发生错口、折口等现象发生。

加强焊材到货验收、存放环境、领取、烘干、材质复验等环节管控，不免发生错用焊材、保存不当、焊前烘干及保养不当、焊机参数不当及气体纯度不合格等现象发生。

严格执行焊接及热处理工艺，做好焊接前后焊接工艺、作业环境、热处理及无损检测等质量验收，做好焊后100%无损检测。不得有咬边、夹渣、气孔、热影响区硬度偏差较大等不合格项，如有不合格项必须按照工艺规程进行返工，重新焊接及热处理。

安装完毕及时进行水压试验，并采用吹管、酸碱洗等工艺进行锅内环境清理和烘干或充氮等工艺进行锅内环境保护。

3.3 运行环节

3.3.1 煤质

燃煤是锅炉受热面的重要制约因素，煤质特性对一二次风及燃尽风配供、炉膛及尾部烟道的温度场、积灰结焦情况、飞灰颗粒磨损速度、腐蚀等都有直接的显著的影响。而当今燃煤的不确定性是锅炉受热面泄漏的重要诱因。因此要结合机组燃煤特性，选取代表性煤种进行工业分析、元素分析及燃烧试验，掌握其成分、元素比例及沾污、结渣、煤灰熔融等特性，参照设计煤种和校核煤种进行有目的的配煤掺烧。煤种发生较大变化要及时进行燃烧调整等相关试验。

3.3.2 汽水品质

汽水品质直接影响锅内过程的换热能力，一旦在受热面管壁内侧发生结构，易引发垢下腐蚀、氢脆等现象，因此机组需定期对水冷壁管内部结垢情况进行定量分析。曾有机组因精处理系统故障引起受热面整体大量结垢，造成锅炉水冷壁、过热器系统整体更换的事故。

3.3.3 工况调整

在机组启停机及大幅度变负荷过程中，锅炉受热面承受较大的热应力。一旦应力幅度较大或应力变化较频繁，容易对锅炉受热面强度产生威胁。一旦超出材料裕量或热应力不能有效释放，就容易诱发泄漏。因此要按照操作规程控制变负荷速度。

3.4 防磨防爆

防磨防爆作为锅炉受热面状态的直接检测手段，是判断受热面检修范围、程度的直接依据。因此要按照规程做到封停必检。停炉后及时进行受热面管壁外表面积聚的灰焦清理，为防磨防爆检查创造有利的环境条件，提高工作效率和准确程度；防磨防爆检查期间要分批进行交叉互检，避免遗漏；每次防磨防爆检查要尽可能做好详细的记录，保持对相同或相近位置进行连续检查，及时进行数据更新，摸索受热面管状态变化的规律；利用检查机器人等新技术、蠕胀卡具等专用工器具、无损检测等各类手段对不同受热面管进行有针对性的检查。

4 结语

火电机组是我国发电行业的压舱石，对电网的频率和电压稳定有着重要意义。因此要从火电机组的设计、制造、安装、运行、检修及防磨防爆等各个环节入手，加强对锅炉受热面泄漏防治，促进火电机组锅炉受热面的可靠性提升，确保火电机组的安全稳定运行。

参考文献

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        来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第10期  在线投稿  >>