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平顶山姚孟发电有限责任公司 河南省平顶山市 467000
摘要：锅炉等燃烧器的腐蚀控制问题一直是一个大难题，另外随着国家能源政策的进一步落实，燃油锅炉等的燃料供应发生着重大变化，正逐步转变为越来越苛刻的“渣油”作为燃料。因此大量的燃油锅炉等正面临腐蚀和燃油质量变化带来的严峻考验。为此，笔者做了大量的调查研究。
关键词:锅炉；水冷壁；腐蚀；爆管
引言
水冷壁管是锅炉的重要部件之一，用于吸收 炉膛中高温火焰和烟气的辐射热量，使管内介质 受热蒸发，并起到保护炉墙的作用。其设计材料要 求具有良好的热传导性、抗热疲劳性能及抗高温 烟气腐蚀性能，并要求耐磨性能、工艺性能良好， 尤其是焊接性能良好。常用的材料有 20G、St45.8、 STB42、SA210C等，其长期使用的最高壁温应≤ 450℃[1]。
1腐蚀的影响
化学分析和金相分析结果表明，采用的锅炉施工材料符合标准要求，材料不是水管腐蚀的原因。水文分析表明，水中臭氧溶液过热，产生过多氧气，并对水管的内金属进行氧化反应，产生均匀氧化膜，随长时间冲洗高温而不断减少，裸露的新金属也随之氧化，从而减少管道壁厚的腐蚀；由于内部应力较高，焊缝和大腿热影响区域以及热影响区域具有较高的值范围，从而使焊缝腐蚀速率和热影响区域比弯头更快，从而降低焊缝中的整体弯头和法兰颈。
2原因分析
炉管向火面表面出现缺陷的可能原因主要为应力断裂、腐蚀、疲劳、磨损、质量控制失误（含外力影响）等，每一种失效形式起因及特征表现方式不一。应力断裂主因是过热运行；疲劳失效时伴有氧化皮、裂纹特征；管壁冲击磨损发生于外壁，主要外观特征为外壁减薄；炉管高温腐蚀与低温腐蚀发生于烟气环境中，主要失效宏观特征坑穴状、麻点或浅沟槽，覆盖有灰及铁质氧化物质，发生部位在炉管外壁。本案例中，由于缺陷水冷壁基本不存在过热运行工作环境、炉管外壁正常、无横向裂纹等特征，加之综合检查分析情况并结合理化分析结果，判定此次集中性爆管故障原因为垢下腐蚀（碱腐蚀）。当受热面管内壁有水垢时，由于垢的传热性很差，垢下金属管壁的温度升高，渗到垢下面的锅炉水会发生急剧蒸浓，炉水的高度浓缩，炉水中的OH在垢层下方富集，具有很强的侵蚀性，水冷壁内壁保护膜受到破坏，铁和水形成碱性电池，发生碱性腐蚀，伴随有氧腐蚀（缺陷炉管内部有黑红色铁氧化物等生成物）垢层下方的生成的H2与钢中的渗碳体反应后铁的体积缩小，结构变化使得水冷壁管强度降低，加之垢层导致炉管工作温度升高，球化速度加快，金属管薄弱处无法承受管内汽水介质压力，导致爆管事故发生. 电站水冷壁管长期在恶劣的工况下运行，发 生爆管泄漏是较为常见的事故其中垢下腐蚀就 是最为常见的原因之一。在锅炉运行过程中，由 于内部介质的冷却作用，水冷壁管本身温度并不 高，但因凝汽器泄漏或给水处理设备故障造成给 水中含有过量盐分和氧时，水垢易沉积在热负荷 较高的水冷壁管向火侧内壁，形成垢下腐蚀。积垢 又使传热恶化，加速垢下腐蚀[9]，导致恶性循环，直 至泄漏。
3改进措施
3.1加强水质监控
锅炉水质的好坏，直接影响锅炉的使用寿命，在锅炉的运行过程中要加强水质的PH值、酸碱度、硬度、溶解氧、电导率等各项指标监控，水质一旦有异常，需尽快查明原因，采取必要的措施，确保水质各项指标在标准范围内。
3.2减少锅炉燃料未完全燃烧造成的热损失影响
锅炉燃料燃烧不足时，通过分析燃料量、进气流量、进气流量和外部条件等影响燃料的因素，可能会导致较高的温度损失。
引导进锅炉的进气电流应首先调节，锅炉保持稳定，锅炉内的气流应进行调整，以提高燃油的燃烧效率，避免锅炉出现严重的热损坏；第二，锅炉燃烧状态后的第二气流应精确调节，同时保持锅炉内足够的氧气，以充分利用由此产生的热量。针对次要和燃烧气流进行优化。锅炉燃烧过程中，应优化锅炉的第二和冲击气流。优化第二气流时，通常会在锅炉中安装第二个风扇，以实时控制锅炉中的第二个气流。在优化燃料量时，燃烧器安装在锅炉内，利用内燃机的中波，同时氧气进入锅炉，提高燃烧次数比，并通过测量比控制锅炉的运行。
3.2增加除氧设备
给水中过量的溶解氧会引起锅炉的腐蚀，为了降低含氧量，必须要控制给水的含氧量。在GB15762018标准中，规定额定蒸发量大于或者等于10t/h的锅炉，给水应除氧。因此针对给水中溶解氧含量较高的问题，首先要确保锅炉安装有除氧设备，可以采用热力除氧、真空除氧、海绵铁除氧、化学除氧剂除氧、电化学除氧等除氧方法。此外，应保障除氧设备正常运转，锅炉操作人员对出现的设备故障问题能够有一定的处理和解决能力，并能够及时与管理人员沟通处理。
3.4对水冷壁管缺陷部分进行大面积更换
根据解剖测厚结果，水冷壁管存在大量结垢和大幅减薄，已基本不具备酸洗条件，由于四面炉墙工作环境基本相同，缺陷情况也基本相似，加之爆管区域的分散性，为保证机组安全运行，须对已发生腐蚀的水冷壁管缺陷段进行全面更换。3.5改良给水管设计
炉是由专门知识和思考组成的更复杂的设备。在设计过程中经常会出现一些不熟悉的考虑因素，这些因素往往是在使用炉后才产生的。如果相应地增加弯头的弯曲半径，则可以更改水的允许条件，降低局部阻力，降低压力，从而降低管道衰减的可能性。
3.6金属的实际监测
水冷壁的设计具有大约的使用寿命。10万小时和两台钢制锅炉实际上已经超过了施工期限，这涉及到机器相对频繁的调试和相对频繁的跌落，需要进一步加强金属监测。金属监测受DL438-2016、DL/T939-2005发电厂消防能力监测技术规程要求的制约。
3.7优化火焰浓度
锅炉燃烧过程中，燃烧器产生更多无法完全燃烧的可燃物质，导致锅炉灰中产生更多火焰，影响锅炉燃烧效率。锅炉灰中可燃燃料比例较高，系统工作效率低下，燃料分解不足，炉内未处于充分燃烧状态，可燃物质量增加。优化炉灰中火焰的浓度需要测量锅炉中飞火焰的含量，并协调锅炉燃烧过程与进气流量之间的关系，以使二者保持适当的状态。
3.8加强管理
锅炉是危险性较大的特种设备，加强安全管理对于预防事故的发生和设备的损坏是十分必要的。因此使用单位应牢固树立安全意识，强化安全管理，要严格制定锅炉安全使用管理规章制度，并定期组织管理人员和操作人员进行学习和培训，努力提高人员的安全意识和使用管理技能，将各项安全管理规章制度落到实处。
结束语
综上所诉，锅炉在使用过程中产生失效所涉及的因素是多方面的，因此在实际的检验工作中，要根据不同的失效模式及失效部位，分析具体的失效过程及原因，了解设备的运行状态，进而采取有效的解决措施，才能确保设备的安全稳定经济运行，大幅提高锅炉的使用寿命。
参考文献
[1]谢涛.火电厂锅炉尾部受热面检修技术研究分析[J].科学技术创新,2018(35):170-171.
[2]李兴彪,张国强.锅炉水冷壁泄漏失效分析[J].特种设备安全技术,2018(06):12-13.
[3]陶向前.某火电厂锅炉水冷壁氢脆爆管原因分析[J].科技视界,2018(35):208-209.
[4]施玲.工业锅炉水处理新技术及运用实践分析[J].化工管理,2018(35):238.
[5]孙利强,樊文明.火电厂锅炉管道受热面腐蚀速度在线检测装置的研制及应用[J].内蒙古电力技术,2018,36(06):74-77+85.