摘 要：锅炉是生产企业，特别是电力生产企业不可或缺的设备，它的安全运行不仅关系着电力生产企业的安全发展与经济效益，而且关系着人民日常生活的顺利进行，所以在生产过程中要特别注意锅炉的质量与安全使用。近几年，火电厂锅炉“四管”泄漏常有发生，严重制约着火电厂的安全生产。本文根据锅炉使用中存在的实际问题，分析研究“四管”泄漏及防磨防爆措施。
关键词：锅炉 防磨防爆 四管 防范
中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0070-02
锅炉“四管”在火电厂引发事故率非常高，事故中尤以锅炉四管爆漏最为严重，目前锅炉四管爆漏已成为火力发电厂非计划停运的最普遍、最常见的型式。一般占机组非停的50%以上，最高可达80%。由于其严重影响了机组的安全性和经济性，因而备受电厂重视。造成锅炉泄漏的原因有很多种，主要的原因是：锅炉的磨损、腐蚀，过热超温、管理人员的懈怠等等，在工作中，点检人员及防爆人员必须具备四管常见的泄漏原因，掌握四管的检查重点，以便更好地预防锅炉四管泄漏事故的发生，确保电厂的安全生产。
1 引起锅炉四管泄漏的主要原因
电力企业在生产中，锅炉四管非常容易泄漏，从而导致管道爆破，给企业生产带来不可估量的损失。锅炉四管泄漏问题的管理，是企业发展的保障，出现锅炉四管泄漏的原因是多种多样的，主要可以从两个方面来分析，锅炉的安装与运行以及设备的管理。在生产过程中，如果锅炉的运行和操作不够规范，或者是设备长时间运行，设备隐患不能及时消除等等，这些都容易造成四管泄漏情况的发生。
1.1 锅炉的安装与运行问题
电力企业在生产过程中，如果锅炉的安装与运行不合理，容易导致锅炉四管泄漏，这方面的原因主要表现在两个方面：第一，新机械生产过程中，由于员工的焊接技术不高，焊接工艺不规范，导致锅炉在还没有投入生产时就存在泄漏隐患，一些设计、安装、运行问题逐步暴露出来。还有一些机组在基建过程中不重视焊接质量，在焊接时只注重效率，导致设备经常因焊缝开裂而出现问题。另外，在新技术的迅速发展下，一些厂商没有及时更新技术与相关知识，致使生产技术跟不上时代的步伐，从而导致很多问题的产生。第二，在实际运行生产过程中，电力企业技术管理部门没有严格按照规章制度进行合理、严谨的监督与检查。而且对新员工的岗前培训，技术要领培训等方面不够重视，致使新员工出现差错比较多，从而引起锅炉四管泄漏。
1.2 设备自身的问题
锅炉在工作过程中，需要辅助设备不停地运转，来带动其运行。而在实际工作中，锅炉的外部经营环境比较差，经常因为煤质问题或者缺煤问题而致使停机，相对的机组启停次数增加，锅炉负担加重，影响设备的应力。一般情况下，锅炉在累积运行5万小时之后，会经常出现磨损；锅炉继续运行，磨损、蠕胀以及疲劳就会凸现出来。对于使用时间很长的锅炉而言，基建过程中的焊接质量与运行过程中的超温运行是造成锅炉泄漏的主要原因。另外，燃煤质量的好坏也会引起锅炉炉管泄漏，如果煤的灰分较高，会造成水冷壁、省煤器磨损加剧，甚至造成炉管泄漏，从而给锅炉造成巨大的损失。
2 锅炉“四管”常见的问题及分布范围
2.1 磨损
磨损是锅炉常见的问题之一，受热面管子磨损经常发生在锅炉尾部烟道内的高温段省煤器管弯头，尾部烟道内的低温再热器、低温过热器靠近炉墙的弯头，锅炉燃烧器喷口周围的水冷壁管，以及过热器、再热器烟气进口处。
因为这部分在工作过程中长期受高温烟气的冲刷，烟气中的颗粒磨损受热面的管壁，随着时间的累计，磨损会越来越严重，最终导致泄漏。（如图1）
2.2 腐蚀
腐蚀也是锅炉受热面常见问题之一，它发生的原因是锅炉受热面表面的金属与其他物质发生化学反应，生成新的物质，这种物质对金属表面有腐蚀的作用。锅炉的腐蚀经常发生在锅炉炉膛上方和炉膛出口及水平烟道入口处，还有水冷壁的高负荷区域也会受到影响。（如图2）
2.3 裂纹
裂纹是锅炉最常见的问题之一，它的危险性非常大，他主要发生在锅炉受热面的焊口以及热影响区域，波及范围非常广，几乎涉及锅炉的整个受热面。裂纹发生的主要原因是由于锅炉的金属内壁受热不均匀，金属内壁较大的的热应力在受到内部较大的压力的作用下，造成金属内部结构发生破坏，形成裂纹。裂纹经常发生在管子焊缝、受热面管子膨胀受阻的部位等等。（如图3）
2.4 过热
锅炉过热现象的发生主要是因为其在受热过程中，没有控制好管壁温度，管壁温度需要冷却时间没有及时冷却，造成锅炉的受热面在超温的状态下运行，时间久了就会造成受热面管子温度过高，而导致管子表面氧化，严重时会出现脱碳现象，造成一系列问题的产生。锅炉受热面过热最易发生在炉膛上方的分隔屏过热器以及水冷壁高负荷区等。过热爆管分为长期过热和短期过热。虽然都是由于超温造成的，但其性质完全不同。
（1）长期过热。
长期过热主要发生在过热器管、再热器管上。其爆口粗糙不平整，开口不大，爆口边缘无明显减薄，管子内外壁存在着较厚的氧化皮。其金相显微组织可见明显球化、蠕变孔洞和蠕变裂纹。其主要原因是由于运行工况异常而造成的长期超温或者管子超寿命状态服役等。长期过热也会发生在水冷壁管上。
（2）短期过热。
短期过热最常发生在水冷壁管上。其爆口边缘锐利、减薄明显，张口很大，呈喇叭状。其主要原因是锅炉工质流量偏小，炉膛热负荷过高或炉膛局部偏烧、管子堵塞等。短期过热也会发生在过热器、再热器管上。比如，陕西省某一火力发电厂就发生过末级过热器入口集箱异物堵塞造成短期过热爆管现象。该电厂装机容量2×600 MW，锅炉采用的是哈尔滨锅炉厂生产的超临界参数变压直流炉。2014年3月该厂1号机组锅炉末级过热器左数第27屏外数第2圈管向火面发生爆管。停炉检修时对末级过热器前、后下部U型弯头进行氧化皮检测，发现炉右侧少量过热器管内存在大量的氧化皮，分析判断该末级过热器入口集箱内存在异物的可能性较大，当异物在集箱内部移动至内部管口并覆盖于通流部分时即导致该管道蒸汽流通受阻、冷却不足，最终造成此根管子管壁超温，进而产生了氧化皮。如果异物堵塞内部管口严重时，该U形管的蒸汽流量急剧减少，引起整根管子严重超温，性能显著下降，最终导致爆管。
鉴于此，电厂聘请专业内窥、异物打捞公司全面检查末过入口集箱，在末过入口集箱的中间部位发现了一个片状、形状不规则的焊瘤，随即取出。因该厂1号机组自投运至今，只进行过一次C级检修，未进行过大面积施焊工作，所以判断该异物应为电厂基建期吹管后遗留下来的。
图4、图5、图6即末级过热器爆口、末级过热器管子氧化皮、末过入口集箱内部清理出的金属异物。
2.5 疲劳
锅炉疲劳是指，锅炉在运行过程中，受热面承受的变应力长期运行，导致受热面的局部出现不可修复的损伤现象。锅炉疲劳容易导致锅炉的受热面发生细小裂纹，这种裂纹不容易被发现，在检查中要特别注意。锅炉受热面容易发生疲劳的区域在热应力较集中的区域，机组启停频繁，锅炉炉管在运行中振动也易发生疲劳损坏。
3 防止锅炉“四管”泄漏主要防范措施
锅炉四管泄漏所导致的管道爆破问题严重影响着企业的生产发展和正常经营，锅炉四管泄漏问题的解决，主要在预防上。从根本上解决四管泄漏的问题，要坚持“预防为主，防治结合”的原则，并根据锅炉运行的特点和问题产生的原因，再结合企业内部实际情况，进行科学、合理的分析，制定一套切实可行的防范措施，保证实施质量。
3.1 定期检查、维修锅炉
锅炉各个部分的部件都是由运行寿命的，一旦超过运行寿命，需要对其进行养护及维修，严重者要换部件，以防止锅炉在运行中出现问题。比如锅炉内的过热器原始管的运行寿命在10万小时左右，如果超出这个时间，在进行锅炉大修时要加大换管力度，将锅炉内部运行时间超过10万小时的管子全部换掉。随着设备的老化，要加大检修次数，增加检修时间。以确保设备的安全运行。
针对电厂锅炉高温过热器、高温再热器受热面氧化皮脱落堵塞管道问题，按照“逢停必检”的原则，机组停运且时间足够时，利用磁通检测的方法进行全面检查，必要时割管进行检查、清理。
3.2 优化锅炉燃烧调整
锅炉在运行过程中，炉内燃烧状况直接影响着锅炉受热面的健康情况。锅炉在燃烧余旋致使炉膛出口烟气流量、烟气温度出现偏差现象，导致锅炉处于长期的高温状态下，容易引起锅炉的腐蚀和超温。为了解决此类问题，应该对锅炉进行重新测量和设计，检查锅炉的燃烧器喷口角度，优化锅炉的燃烧状况，解决烟气流量偏差现象的出现，进而有效的防止锅炉高温腐蚀、超温问题。另外进行空气动力场试验，检查喷燃器安装的角度是否与实际情况相一致，如果不一致，更换原来的倾角、切圆。在锅炉运行中加强燃烧调整力度，组织合理的燃烧状况和合适的火焰中心，最大限度的减少烟气温度的偏差，从而减少锅炉的高温腐蚀、超温现象。
3.3 管材、焊接质量的控制
锅炉四管泄漏的主要原因很大一部分是由于锅炉基建期间安装工艺不够严谨造成的，所以在施工过程中，要对所装的运行设备管道本着进行认真、谨慎的检查，对于一些有裂纹、小孔、壁厚不均匀、锈蚀严重、有焊缝间隙的部件进行必要的检查、修理和处理，检查、鉴定设备系统是否合格。锅炉四管焊接时采用的是连接四管焊接方式，这种方式对焊接工艺要求很高，在焊缝中不能有裂纹或者影响裂缝质量的问题存在。在锅炉热应力区域内，不能有焊接问题造成的管材性能缺陷问题的存在。异种钢焊接接头焊材的选择，要根据机械性能及其所适应的焊接工艺，严格控制焊接质量。锅炉四管焊接工艺比较常见的问题有：裂纹、气孔、未填满、夹杂、焊瘤、未融合等等。
3.4 加强责任管理
企业要重视锅炉四管防磨防爆检查及管理工作，完善锅炉管理体系，保证防磨防爆体系正常运行。建立责任制管理体系，以生产副经理为组长，建立防磨防爆领导小组，把具体的责任下放到各个员工身上，产生问题时，责任追究要严明。同时企业个根据多年的工作经验，在组织机构上要大胆创新，利用一切停炉机会，对各个受热面进行详细检查。发现问题及时上报维修，并做好记录，以便于以后防范措施的制定。
3.5 加强技术管理
防磨防爆的主要措施就是预防，只有找出问题发生的原因，才能对症下药的制定防磨防爆的具体措施。所以在对锅炉四管泄漏的预防时，对每次爆管的原因有锅炉监督负责人进行记录并集中分析、研究，写出分析报告，并存档备案。到年底时，对一年的爆管工作进行总结分析，为来年的工作指导方向，制定出合理的处理方案，并对处理方案进行长期的观察，发现问题及时改正。
3.6 管理人员综合素质的提高
工作人员的工作责任心及专业技术能力也是影响锅炉四管泄漏的主要原因之一，所以在平时工作中要加强工作人员专业技能的提高，定期进行员工的技术培训，使在岗人员不断接受新知识、新工艺，为锅炉四管泄漏问题的解决做好技术铺垫。另外，良好的职业道德和职业修养，高度的工作责任心及良好的身体、心理素质，也是提高锅炉防磨防爆的工作所必不可少的因素。员工在工作中要有防腐的想象力和敏锐的洞察力，以及良好的记忆力，对工作过程中出现的问题及时发现、上报、提出改进意见。
4 结语
在火力发电厂中，锅炉设备是电力企业生产经营的基础性工作。锅炉四管一旦发生泄漏和爆管，不仅影响电厂设备的安全，而且影响电厂的正常经营与人身安全。所以要做好锅炉四管泄漏防磨防爆的预防工作，制定严格的管理制度，最大限度的降低锅炉四管泄漏的机率，保证锅炉“四管”设备的安全，提高发电机组的安全、稳定、顺利的运行。
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