锅炉四管部件容易出现的问题

1、. . . 锅炉四管部件容易出现的问题锅炉四管长期在高温高压下运行，在烟气、温度、介质、应力等综合因素综合作用下，这些部件的表面状态、组织性能会逐渐劣化，严重时可导致部件的薄弱部位产生危害性缺陷，并导致其迅速扩展而造成严重事故，从而影响机组安全、经济地运行。为了能更好的检查并预防危害性缺陷的产生，对锅炉受热面重点检查部位及问题总结如下：第一部分 省煤器省煤器损伤包括磨损、腐蚀、振动、焊接缺陷等。1磨损由磨损导致的爆管中，飞灰磨损是主要原因，影响的因素包括飞灰浓度、烟气流速、飞灰的磨损性能等方面；其次是碰触磨损；另外，省煤器的结构也会磨损，如局部防磨瓦、防磨板造成的涡流等。1.1飞灰浓度飞灰浓度大，表明烟气中含灰量多，灰粒撞击受热面的次数增多，引起磨损加剧。我国煤种的多样性和电厂用煤的不确定性，使当前许多电厂的燃煤含灰量大于设计值。有的燃料灰分高达40。煤质变差，灰分增加，燃煤量也增加，造成烟气中飞灰浓度剧增，增加了省煤器的磨损。1.1.2烟气流速烟气流速是影响受热面磨损的最主要因素。一些研究表明，磨损量与烟气流速的2.3次次方成正比。烟气流速越高，则省煤器的磨损越严重。磨损量甚至能与烟

2、气速度成n（n3）次方关系。原因可以解释为：冲蚀磨损源于灰粒具有动能，颗粒动能与其速度的平方成正比。磨损还与灰浓度（灰浓度又与速度的一次方成正比）、灰粒撞击频率因子和灰粒对被磨损物体的相对速度有关。若近似地认为vpvg时，磨损量就将和烟气的三次方成正比。烟气速度的提高，会促使上述原因的作用加强，从而导致冲蚀磨损的迅猛发展，所以烟气流速越大时，n值也就越大。另外，由数值实验表明，当颗粒直径较小时，n值将较大。最后应该指出的是，虽然锅炉热力计算标准中所推荐的n值为3.3。但我们认为用直径分档的方法，先求出各档颗粒直径下的冲蚀磨损量，然后加权平均较为准确。1.3省煤器结构所选省煤器的型式和结构不同，其磨损程度不同。（1）在相同条件下，光管、鳍片管、膜式管束其抗磨性能依次减弱；（2）省煤器管束顺列布置比错列布置磨损要轻；错列布置磨损最严重的为第二排管子，顺列布置磨损最严重的则在第五排之后；（4）鳍片管省煤器的鳍片越高，磨损越严重。当鳍片高度较小（h=3）时与光管的磨损程度较为接近。故加装小高度鳍片对防磨有利；（5）膜式省煤器错列布置时，大管径比小管径的管子磨损要轻。节能在设计或改造省煤器时，应

3、对省煤器所采用的型式和结构进行综合考虑。2腐蚀2.1省煤器腐蚀的类型中省煤器的腐蚀包括管腐蚀和管外腐蚀管腐蚀属于氧腐蚀，也叫吸氧腐蚀，是指锅炉给水虽然经过处理，但仍含有一定量的氧，而氧的化学性质很活泼，能与钢铁设备的铁元素发生反应，造成钢铁设备的腐蚀，生成铁的氧化物Fe2O3和Fe3O4，便是日常所说的铁锈。管外腐蚀属于硫酸腐蚀，也叫低温腐蚀，是指锅炉烟气在通过省煤器段时，由于省煤器管壁温度较低，烟气中的硫酸蒸汽便凝结成酸液而附着在省煤器外管壁上，从而造成对省煤器的酸腐蚀。省煤器的管外腐蚀通常只发生在低温段。2.2原因电站锅炉省煤器中面临最为严重的是管外低温腐蚀，因而着重探讨该腐蚀在机理。燃料中的硫烧生成二氧化硫，其中一小部分还会生成三氧化硫，而三氧化硫与烟气中的水蒸汽会形成硫酸汽。烟气中的硫酸蒸汽在得到冷却温度下降到酸露点后，就会凝结成液酸，液酸与烟气中的飞灰粘合便附着在冷却点的管壁上，从而给此处的钢管造成酸腐蚀。酸露点随着烟气中酸汽浓度的增大而升高，当烟气中酸汽的含量为0.005%时，酸露点可达130150，实践证明酸露点越高，对省煤器的腐蚀越大，有时甚至还会危及到高温段省煤器。2

4、.3省煤器低温腐蚀的影响因素（1）电厂燃用煤所含硫分较高。硫分较高是引起省煤器腐蚀的一个重要因素。燃料中硫分、水分高，使燃烧生成的硫酸蒸汽份量多、浓度高，这就使得烟气中的酸汽露点（即凝结温度）相对增高，而代温段省煤器的管壁温度又偏低，所以酸汽极易凝结到低温省煤器管壁上，造成省煤器的腐蚀。（2）给水温度低是造成省煤器腐蚀的一个主要原因。给水温度低，使得省煤器的管壁温度下降，低于烟气中的酸汽露点时，酸汽使凝结在省煤器管壁上与飞灰粘合在一起，形成对省煤器管的不断腐蚀。给水温度低对新装省煤器的影响最大。（3）过量空气系数过大，表明烟气中的含氧量增加，这给燃烧中二氧化硫及三氧化硫的生成创造了有利条件，对省煤器的低温腐蚀也有一定的影响。根据以上理论分析，一方面，给水温度低使省煤器管排壁温降低；另一方面，燃料中硫分大、水分大，再加上燃料的过量空气系数偏大，使烟气中的酸汽份额加大，引起酸汽露点升高。这两方面的不利因素综合，加剧了酸汽在省煤器管壁上的凝结，促成腐蚀。3振动省煤器的管束振动；第二部分 水冷壁水冷壁管损坏的原因：2.1 飞灰磨损、吹灰器磨损、看火孔、燃烧器周围使管壁变薄而损坏。2.2 锅炉给

5、水质量不合格，炉水处理方法不正确，化学监督不严，未按规定进行排污，致使管结垢腐蚀严重。2.3 检修或安装时，管子被杂物堵塞，致使水循环不良，引起管壁过热。2.4 管子安装不当，制造有缺陷，材质不合格，焊接质量不良。2.5 点火升压速度过快，受热不均，长时间低负荷运行，以及排污量过大，致使水循环被破坏。2.6 锅炉结构原因水冷壁变形2.7设计原因如脉动2.8 氢损伤、低温腐蚀、高温腐蚀第三部分 过热器及再热器1过热器爆管的直接原因造成过热器、再热器爆管的直接原因有很多，主要可以从以下几个方面来进行分析。1.1设计因素1）热力计算结果与实际不符；2）设计时选用系数不合理；3）炉膛选型不当；4）过热器系统结构设计及受热面布置不合理；5）壁温计算方法不完善，导致材质选用不当；6）计算中没有充分考虑热偏差；1.2制造工艺、安装及检修质量从实际运行状况来看，由于制造厂工艺问题、现场安装及电厂检修质量等原因而造成的过热器和再热器受热面超温爆管与泄漏事故也颇为常见，其主要问题包括以下几个方面。1.焊接质量差在进行锅炉过热器爆管后的换管补焊时，管子对口处发生错位，使管子焊接后存在较大的残余应力，管壁强度

6、降低，长期运行后又发生泄漏。2.联箱中间隔板焊接问题联箱中间隔板在装隔板时没有按设计要求加以满焊，引起联箱中蒸汽短路，导致部分管子冷却不良而爆管。3.联箱管座角焊缝问题据调查，由于角焊缝未焊透等质量问题引起的泄漏或爆管事故也相当普遍。如神头电厂5号炉（捷克650t/h亚临界直流锅炉）包墙过热器出口联箱至混合联箱之间导汽管曾在水压试验突然断裂飞脱，主要原因是导汽管与联箱连接的管角焊缝存在焊接冷裂纹。4.异种钢管的焊接间题在过热器和再热器受热面中，常采用奥氏体钢材的零件作为管卡和夹板，也有用奥氏体管作为受热面以提高安全裕度。奥氏体钢与珠光体钢焊接时，由于膨胀系数相差悬殊，已发生过数次受热面管子撕裂事故。此外，一种钢管焊接时往往有接头两边壁厚不等的问题，不同壁厚主蒸汽管的焊接接头损坏事故也多次发生。一些厂家认为，在这种情况下应考虑采用短节，以保证焊接接头两侧及其热影响区围壁厚不变。5.普通焊口质量问题锅炉的受热面绝大多数是受压元件，尤其是过热器和再热器系统，其管工质的温度和压力均很高，工作状况较差，此时对于焊口质量的要求就尤为严格。但在实际运行中，由于制造厂焊口、安装焊口和电厂检修焊口质量不

7、合格（如焊口毛刺、砂眼等）而引起的爆管、泄漏事故相当普遍，其后果也相当严重。6.管子弯头椭圆度和管壁减薄问题GB9222-88水管锅炉受压无件强度计算标准规定了弯头的椭圆度，同时考虑了弯管减薄所需的附加厚度。该标准规定，对弯管半径R4D的弯头，弯管椭圆度不大于8%。但实测数据往往大于此值，最大达21%，有相当一部分弯头的椭圆度在9%12%之间。另外，实测数据表明，有不少管子弯头的减薄量达23%28%，小于直管的最小需要壁厚。因此，希望对弯管工艺加以适当的改进，以降低椭圆度和弯管减薄量，或者增加弯头的壁厚。7.异物堵塞管路锅炉在长期运行中，锈蚀量较大，但因管径小，无法彻底清除，管锈蚀物沉积在管子底部水平段或弯头处，造成过热而爆管。在过热器的爆管事故中，由干管存在制造、安装或检修遗留物引起的事故也占相当的比例。如热电二厂1号炉因管路堵塞造成短时超温爆管。8.管材质量问题钢材质量差。管子本身存在分层、夹渣等缺陷，运行时受温度和应力影响缺陷扩大而爆管。由于管材本身的质量不合格造成的爆破事故不像前述几个问题那么普遍，但在运行中也确实存在。9.错用钢材如靖远电厂4号炉的制造、维修过程中，应该用合金

8、钢的高温过热器出口联箱管座错用碳钢，使碳钢管座长期过热爆破。为此，在制造厂制造加工和电厂检修时应注意严格检查管材的质量，加以避免。10.安装质量问题如发电厂DG-670/140-8型固态排渣煤粉炉的包墙过热器未按照图纸要求施工，使管子排列、固定和膨胀间隙出现问题，从而导致爆管。这类问题在机组试运行期间更为多见。1.3调温装置设计不合理或不能正常工作为确保锅炉的安全、经济运行，除设计计算应力求准确外，汽温调节也是很重要的一环。大容量电站锅炉的汽温调节方式较多，在实际运行中，由于调温装置原因带来的问题也较多，据有关部门调查，配200MW机组的锅炉80%以上的再热蒸汽调温装置不能正常使用。1.减温水系统设计不合理某些锅炉在喷水减温系统设计中，往往用一只喷水调节阀来调节一级喷水的总量，然后将喷水分别左右两个回路。这时，当左右侧的燃烧工况或汽温有较大偏差时，就无法用调整左右侧喷水量来平衡两侧的汽温。2.喷水减温器容量不合适喷水式减温器一般设计喷水量约为锅炉额定蒸发量的3%5%，但配200MW机组的锅炉由于其汽温偏离设计值问题比较突出，许多电厂均发现喷水减温器容量不够。如：电厂、沙角A电厂和电厂等

9、都将原减温水管口放大，以满足调温需要；对再热蒸汽，由于大量喷水对机组运行的经济性影响较大，故设计时再热蒸汽的微量喷水一般都很小，或不用喷水。然而，在实际运行中，因再热器超温，有些电厂不得不用加大喷水量来解决。3.喷水减温器调节阀调节性能问题喷水减温器的喷水调节阀的调节性能也是影响减温系统调温效果的因素之一。调研结果表明，许多国产阀门的调节性能比较差，且漏流严重，这在一定程度上影响了机组的可靠性和经济性。4.减温器发生故障如巴陵石化公司动力厂5号炉，将减温器I级调节阀固定，用II级调节阀调节。因起主调作用的I级减温器减温水投入少，冷却屏式过热器、高温过热器的效果差，增加过热器超温的可能。5.再热器调节受热面所谓再热器调节受热面是指用改变通过的蒸汽量来改变再热蒸汽的吸热量，从而达到调节再热汽温的一种附加受热面。制Efl670 / 140型锅炉的再热汽温的调节就是利用这一装置实现的。但是由于运行时蒸汽的重量流速低于设计值，而锅炉负荷则高于设计值，因而马头电厂5, 6号炉都曾发生再热器调节受热面管子过热超温事故，后经减少调节受热面面积和流通截面积，才解决了过热问题。6.挡板调温装置采用烟气挡板调温装置的锅炉再热蒸汽温度问题要好于采用汽汽热交换器的锅炉。挡板调温可改变烟气量的分配，较适合纯对流传热的再热蒸汽调温，但在烟气挡板的实际应用中也存在一些问题：（1）挡板开启不太灵活，有的电厂出现锈死现象；（2）再热器侧和过热器侧挡板开度较难匹配，挡板的最佳工作点也不易控制，运行人员操作不便，往往只要主蒸汽温度满足就不再调节。有些电厂还反映用调节挡板时，汽温变化滞后较为严重。7.烟气再循环烟气再循环是将省煤器后温度为250350的一部分烟气，通过再循环风机送入炉膛

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