锅炉四管泄漏的研究与预防.docx

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1、锅炉四管泄漏的研究与预防高建强（酒泉钢铁（集团）有限责任公司，甘肃 嘉峪关735100）1概述嘉峪关宏晟电热公司承担着酒钢集团公司电力生产和动力产品的供 应，是集团公司降低生产成本和稳增长的主要单位。为了降低发电成本、提高发电量，锅炉基本处于长期满负荷运行状况， 而锅炉的“四管”长期处于高温、还原性气体气氛、飞灰冲刷等恶劣 环境中，“四管”泄漏造成机组被迫停运检修的不安全事件频频发生, 严重制约了锅炉的长期安全稳定和经济运行，成为完成降本增效的生 产经营目标的瓶颈问题。防治锅炉“四管”泄漏是一项艰巨的任务，通过对已发生过的锅炉泄 漏事件归类、总结、分析，研究制定有效的预控措施，在锅炉防磨防 爆

2、工作中予以实施，避免和减少锅炉“四管”泄漏事件的发生是此次 分析研究的主要目的。2近几年锅炉“四管”泄漏统计与分析2. 1 2022年7月17日#1锅炉水冷壁管漏泄泄漏点为#1锅炉高炉煤气火嘴处水冷壁焊口，经检查发现泄漏点处 存在焊接缺陷（32mm沙眼），分析认为焊口焊接质量缺陷为此次 锅炉泄漏的主要原因。2. 2 2022年1月15日#1锅炉省煤器泄漏经检查确认为炉前低温段省煤器中间弯头区域护板边缘部位的第3 根省煤器管正下部漏泄（炉前向炉后数），漏泄部位为长3 mm,宽2 mm 的一个椭圆形小孔。由于U型护板长期在高温下产生弯曲变形，受烟 气的作用，省煤器出现晃动，护板与省煤器管壁产生接触

3、性摩擦致使 省煤器管壁局部减薄产生漏泄。2.3 2022年5月14日#3锅炉炉后水冷壁管座焊口漏泄泄漏点位于炉后第三组水冷壁下联箱第9根水冷壁管座焊口处漏泄 （以甲侧为基准），漏点甲侧焊缝下边缘（有一砂眼），对泄漏部位及 其周围管段检查情况来看，未发现腐蚀、磨损减薄的现象。分析认为 本次泄漏是由于在#3锅炉水冷壁改造安装过程中产生焊接质量隐患 所造成的。2. 4 2022年2月8日#2锅炉高温段省煤器泄漏乙侧高温段省煤器固旋式吹灰器汽阀故障未关闭，运行未发现，长期 对高温段省煤器管束吹扫，造成省煤器管排泄漏。2. 5 2022年2月8日#3锅炉水冷壁爆管锅炉并汽结束后，21:02汽包水位由25

4、. 85 mm开始持续下降，直至 21:30汽包水位降至-230 mm,期间司炉对水位未按规程要求做及时 调整，使汽包水位严重偏低，造成水循环被破坏减弱，导致水冷壁管 短期过热爆管。2. 6 2022年3月25日#4锅炉过热器泄漏从爆管情况分析，主要原因属于管材蠕变产生细小裂纹后最终导致漏 泄爆管。由于#4锅炉2022年冬季长周期运行，且大量参烧劣质煤， 管排结焦，高温段过热器向火侧管一直处于高温高压状态，加快管排 蠕变，最终产生纵向裂纹并产生漏泄。2. 7 2022年4月2日#6锅炉过热器泄漏停炉后对过热器泄漏区域检查分析，#6炉在掺烧准东煤、广汇煤期 间，高温段过热器中上部出现较为严重的积

5、灰堵塞现象，由于堵灰部 位位于上层吹灰器的上部，管排间的结焦积灰逐渐发展形成烟气走廊, 烟气流通区域的流速增加，磨损加剧，造成管排冲刷减薄泄漏。2. 8 2022年5月24日# 1锅炉水冷壁漏泄漏点位于#2角喷燃器看火孔处，泄漏部位是一处过渡结构，水冷壁 管道间隙相差大，鳍片宽度不均存在膨胀应力，在运行过程中随着负 荷、温度、压力的变化，由于应力集中造成鳍片焊口裂开，造成水冷 壁管漏泄。2. 9 2022年4月29日#4锅炉屏过漏泄检查发现屏式过热器从甲侧数第五排的第十三根（炉前往炉后数）管 子纵向爆口，对该管爆口附近管段进行晶相检验为3级（中度球化）。 对该管对应的联箱开孔检查没有发现异常，

6、对泄漏点管段检查发现该 管内壁存在制造沟痕和坑，该管长期过热运行（该管自投运至今从未 更换过）金属球化发展，致使管材疲劳，造成管段缺陷部位开裂。2. 10 2022年7月1日#4锅炉省煤器漏泄经过检查确认漏泄点为#4炉#2角24 m省煤器底部2个弯头存在漏泄。 从漏泄位置判断省煤器靠炉前侧弯头受烟气冲刷先吹漏一个砂眼，泄 漏出的炉水冲刷到另一个省煤器弯头，造成漏泄。2. 11 2022年2月18日#1锅炉省煤器放水管漏泄#1锅炉省煤器在锅炉运行期间由于放水门关不严，长期运行冲刷造 成阀门漏流量增大，大量高压给水对放水管管壁冲刷减薄造成漏泄。 2. 12 2022年1月21日#1锅炉省煤器漏泄从

7、中间热风道割开护板检查，前甲侧低温段省煤器靠炉后第一排从上 往下数第6根斜下方有1 mm左右的小孔，漏泄点周围及附近管子无 吹损减薄（原管壁厚4. 0 mm,漏点1 Cnl周围侧壁厚在3. 9 mm）,漏 点周围及上下管排都没有吹损及减薄现象。对割下的护板检查发现有 安装时焊接的固定点处焊口焊透了护板，留下一砂眼，对照砂眼和省 煤器漏点位置能够对应上，因此分析认为安装时留下的砂眼造成热风 漏至省煤器管子上，长期吹扫造成省煤器管子减薄发生泄漏。3锅炉四管泄漏的原因归类分析针对本公司近年来12起锅炉“四管”泄漏事件，按照受热面失效机 理归类分析，大体有以下几个方面的原因。3. 1磨损磨损主要有飞灰

8、磨损、蒸汽吹损和机械磨损。飞灰磨损主要是高速烟 气携带大量飞灰对锅炉受热面撞击磨损管子表面，燃用劣质煤以及烟 气通流面积减少导致烟气流速增大后磨损会加剧。蒸汽吹损主要是吹 灰器汽阀漏汽、吹灰器退不到位、吹灰器旋转角度调整不当吹损受热 面以及锅炉受热面泄漏后发现不及时吹损其他管子。机械磨损主要是 管子与管子之间或者管子与其他部件由于晃动、膨胀相互贴在一起发 生摩擦。3.2高温蠕变、相变蠕变是缓慢而连续发生的塑性变形，主要表现在金属组织发生变化, 强度和韧性降低。碳素钢在300 OC以上、合金钢在400 OC以上就开 始发生蠕变；相变主要是受热面管子承受的温度超过了最大允许温度 要求，改变了钢材内

9、部金相组织结构，变成了强度较低的金相组织构 的钢，承受不了管道内部介质的高温高压，导致爆管。受热面短期超 温、长期过热以及材质老化均能引起金属材质发生蠕变和相变，进而 引发受热面爆管。长期过热产生爆管的特征是：爆口为粗糙的脆性断口，爆口较小，呈 鼓包状，边沿粗钝，呈平整的钝边，整个爆口张开程度不大，具有典 型的厚唇型特征。短期超温产生爆管的主要特征是：变形明显，管径明显胀粗，管壁减 薄，爆口呈喇叭状，边缘锋利，破口表面光滑，爆口周围没有裂纹。 3. 3疲劳对于受热面管子来说，主要为机械疲劳和热疲劳，在腐蚀环境中也会 发生腐蚀疲劳。特征是裂纹沿圆周方向分布，裂纹呈现相互平行状态。 机械疲劳产生的

10、原因是热膨胀受阻、振动以及连接部位有相对位移, 使管子承受交变应力产生疲劳裂纹。疲劳裂纹主要特征有：裂纹垂直 于最大拉伸方向，都是脆性断口，裂纹产生于表面应力集中处或者缺 陷部位。3.4设计、制造安装（检修）、运行调整不当结构设计不合理，主要表现在管屏的夹持管、密封板、固定筋板等设 计不合理，限制了管道热膨胀，受锅炉启停膨胀、收缩产生的应力拉 裂管子；制造、安装不当主要表现在用错管材或者选材错误、管子存 在制造缺陷、安装焊接时管内遗留焊渣等杂物、切管后未做防止异物 掉入管道的封堵措施、异种钢焊接用错焊条、焊接存在咬边等质量问 题、检修时防磨防爆排查不仔细潜在隐患未消除；运行调整不当主要 是未按

11、要求进行操作和调整造成缺水、管壁以及大面积结焦等问题。 3.5其他原因高温腐蚀主要有硫酸盐腐蚀和硫化物腐蚀。硫酸盐腐蚀主要是原煤碱 金属和硫分含量大，在高温环境中产生硫酸盐，在熔融状态下粘附在 管壁破坏管子表面氧化层，主要发生在炉膛水冷壁和过热器、再热器 区域；硫化物腐蚀是管壁附近还原性气氛强而且原煤硫分大产生H2S 气体与管壁发生硫化反应生成FeS进而氧化生成氧化铁剥蚀管壁，硫 化物腐蚀与原煤的硫分成正比关系且在高温环境下会加剧腐蚀，主要 发生在水冷壁燃烧器周围及以上区域。低温腐蚀也叫酸腐蚀，主要是烟气中的硫酸蒸汽凝结粘附在受热面上 造成酸腐蚀，主要发生在低温段预热器管子上。4锅炉四管泄漏的

12、预防措施4.1 认真开展锅炉承压部件防磨防爆工作成立锅炉防磨防爆工作小组，小组成员要包括锅炉、金属、焊接专业 人员。锅炉防磨防爆工作要明确检查范围、检查标准、责任人，责任 人对检查结果确认签字，形成防磨防爆检查记录和整改验收记录。 锅炉防磨防爆重点检查部位及注意事项：水冷壁区域要检查燃烧器区域水冷壁腐蚀磨损情况，弯管区域鳍片焊 接地方是否有拉裂；吹灰器区域要检查吹损情况和吹灰器旋转角度, 吹灰器护套完整情况，吹灰器周边弯管鳍片是否有裂纹；人孔、看火 孔弯管区域磨损情况以及鳍片焊接、浇筑料盒子与水冷壁焊缝是否有 咬边和应力裂纹；各联箱连接管子是否存在膨胀受阻情况。省煤器区域主要检查是否存在烟气走

13、廊、防磨瓦是否脱落或者变形、 吊挂管和管卡是否有晃动和明显摩擦部位、管排是否变形和错位、是 否有低温腐蚀。过热器、再热器区域主要检查弯头部位有无磨损、吹灰器区域有无吹 损、是否有烟气走廊及烟气吹损、防磨瓦是否变形或者脱落、管夹部 位是否有机械磨损、是否有错排造成烟气流向改变冲刷管子、各联箱 保温是否完好、引出管和吊挂管与联箱焊接是否疲劳裂纹、护板是否 有变形、各部位是否有膨胀受阻。4.2 严格执行检修工艺和验收制度检修时要提前编制和审核检修计划、文件包、工艺卡，避免在检修时 出现漏项和检修不彻底；对小管座要制定滚动排查计划，利用渗透、 超声等手段进行全面排查和治理。换管过程重点工艺要求：在切割

14、管道时要使用割锯或砂轮机禁止用气焊切割，切割后的管道要 做好防护，避免杂物掉入管内，一旦发生异物掉入不能隐瞒不汇报, 要组织对下联箱开孔检查和保证取出掉入的异物。对需要更换的管道和被换上的管道材质要进行确认，避免用错管材;将焊接管口两侧1520 mm区域打磨除锈，打出金属光泽。对管要是用专用对口夹具将管道对好，对口间隙留23 mm,禁止强 力对口，避免焊接后存在应力。焊接时选用合格的焊条、确认焊条材质，焊接高压焊口及承压部件时 焊条要按照工艺标准进行烘干，并用专用保温桶储存，焊接时不能焊 太透，焊接后要进行探伤检查确保焊口质量合格。壁厚大于30 mm的碳钢管道焊口、T91等材质管道焊口严格按照

15、工艺 标准进行热处理。水冷壁鳍片必须内外都满焊，不能有咬边现象；换管时割掉的背板、 护板必须按照原设计恢复。4.3 开展技术培训，提高运行人员及技术人员业务水平专业技术人员要利用网络、书本学习本专业知识及相关专业知识，打 破专业界限、开阔视野、拓宽思路，提高自身技术水平和管理能力。 专业技术人员认真开展规程标准的修订工作，完善规程标准，精准指 导岗位操作和调整，避免发生误操作。加大监督力度，规范岗位参数调整和操作，同时对重大操作、异常处 理进行指导，避免调整、操作不当造成锅炉缺水、管壁超温等参数不 达标导致锅炉运行工况异常恶化停炉事故。加大锅炉运行人员技能培训工作，提高运行人员异常判断和事故处

16、理 能力，避免因技能水平低下造成事故扩大。4.4 规范原煤管理，做好多煤种掺烧工作锅炉燃用煤种严重偏离设计煤种，造成锅炉燃烧工况发生变化，影响 锅炉稳定运行。虽然煤种多种多样，我们要根据锅炉特性进行锅炉掺 烧试验，组织合理的配煤方式，编制燃烧调整方案，指导岗位进行燃 烧调整。加强煤质延伸管理，监督上煤要严格按照制定的方案进行，杜绝上错 煤，掺烧比例超出方案要求而造成的锅炉结焦、积灰以及腐蚀。在掺 烧劣质煤时要重点关注锅炉参数变化情况，及时分析锅炉运行工况以 及改进调整手段或者终止掺烧，避免发生锅炉炉况恶化被迫停炉事故。 5结束语锅炉“四管”泄漏的防治是一项长期而又艰巨的任务，锅炉专业技术 人员和岗位人员要端正态度，以不满足于现状的精神，发挥团队作用， 分析对照曾经发生过泄漏事故的原因，在其他锅炉检修时重点开展锅 炉