李向鹏
新疆华电五彩湾北一发电有限公司
摘要:锅炉爆管是常见的也是比较严重的事故之一。以某糖厂锅炉省煤器管断裂，水冷壁管爆管为例，对锅炉进行了内部检验，从爆管外观、壁厚检测、硬度检测及金相检验等多方面对爆管的原因进行了分析，提出了爆管后的处理及预防措施，为今后防范同类的事故及锅炉检验提供一定的帮助。
关键词:锅炉;水冷壁;爆管
引言
锅炉是生产生活中的一种重要装置和设备。在锅炉的运行过程中存在很多不稳定的因素，如果不及时消除，可能导致锅炉事故的发生。在所有锅炉事故中，除锅炉爆炸事故外，锅炉爆管事故就是最严重的事故，也是最危险的事故。锅炉爆管事故，在实际运行中，是一种较常见的事故，屡有发生，处理不当则后果惨重。如果爆管裂口较大，会损坏临近的水冷壁管，可使临近的管壁喷射穿孔，破坏设备，冲塌炉墙，造成重大财产损失和人员伤亡，并可能在短时间内造成锅炉严重缺水，使事故扩大，所以查找出爆管的原因，采取有效的预防措施是非常有必要的。
1、电厂锅炉水冷壁腐蚀性爆管原因
1.1粉尘异常磨损
干熄焦锅炉入口前设有带挡墙的重力沉降式一次除尘器，能去除循环气体中较大颗粒粉尘，使进入锅炉循环气体粉尘含量＜10g/m3。高温粉尘收集于双叉灰斗，经水冷套管冷却，再经卸灰阀排至中间灰仓。卸灰阀有自动和手动两种运行方式，自动状态时，水冷套管内焦粉堆积高度到上限料位计，卸灰阀自启动。生产中，料位计或卸灰阀故障发现处理不及时，自动失灵，手动放灰不及时不到位，时间设置不合理等，均会导致灰斗满灰一次除尘失效，焦粉堆积在锅炉入口被循环气体带入炉内，含尘量超标，对受热面炉管冲刷加剧，使管壁变薄、金属强度降低形成爆管隐患。若频繁发生或长期持续则加速缩短炉管使用寿命，导致爆管发生。粉尘磨损比较严重的部位一般为炉管弯头及管卡附近的边排管和穿墙管部位。
1.2生产负荷波动
由于公司化工生产需要、炼焦出炉调整、生化水处理平衡等因素，干熄焦生产负荷变动很大；同时，承担管网蒸汽系统调节，干熄焦生产调整频繁。特别是循环风量F1、锅炉入口温度T6等经常大幅度变化，造成炉管金属热应力、热疲劳及粉尘磨损、机械磨损加剧。干熄焦年修发现，二次过热器管有明显变形情况，受影响较大，有爆管隐患。而低负荷运行，易导致锅炉出口循环气体温度长期处于低温状态，造成省煤器管因低温腐蚀而发生破损。
1.3水质硬度及氧腐蚀
干熄焦锅炉补给水，少量来自除盐制水站，大部分来自公司其他单位冷凝回收水。实际生产中回收水水质很不稳定，多次造成锅炉水质污染，硬度、电导率等严重超标，容易使炉管内壁结垢，局部导热不良过热超温，引起爆管危险。原因主要是，设备试运、检修及长期停用重启后，未经清洗、水质化验而直接输送，加之干熄焦岗位人员措施不到位等。补给水采用热力除氧，除氧器工作压力0.02MPa、温度104℃。除氧器负荷波动过大、间歇性地加入大量补给水、长期参数偏离，将影响除氧效果，含氧量超标，造成炉管内溶解氧腐蚀。溶解氧腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成腐蚀电池。溶解氧腐蚀常发生于省煤器和给水管道中，特征是在腐蚀部位有突起的腐蚀产物，下部有局部点蚀坑。
1.4材质劣化
超温超压运行使水冷壁管过热，管子长期在高温高压下工作，不但会发生蠕变、断裂和应力松弛等变形过程，而且还会发生组织和性能的变化。比如珠光体球化、石墨化，合金元素的重新分配等。超温会使钢的持久强度和蠕变极限下降，对钢材的高温机械性能影响很大，它会加快金属在高温下的蠕变速度。
孙宁等研究发现:当20G水冷壁管处于550℃时，蠕变断裂时间约为750h，温度600℃时，蠕变断裂时间很短;而处于650～850℃时，蠕变断裂时间非常短(3～15min)，石墨化将大大降低钢材的机械性能。石墨在基础组织中可以认为是空洞和裂缝，使钢材的强度极限、韧性都大幅下降，从而使钢材脆性增加。钢材长期在高温条件下还会发生合金元素从固溶体中逐渐向碳化物扩散，使碳化物中的合金元素逐渐增多，导致钢材的高温机械性能降低。
2、电厂锅炉水冷壁腐蚀性爆管预防措施
锅炉爆管有很多种原因，预防措施也应当从多方面入手。综上而言，可以有以下措施：（1）机组运行年限较长，炉管可能存在老化现象，建议在机组检修时继续加强对原始管、热负荷较低管、与本次爆口热负荷相近管的检查。排除材料老化管材，防止因此而造成的爆管情况发生。（2）机组给水、炉水氯离子超标严重且pH较低，加快了炉管腐蚀速率，当氯离子偏高时，应当提高加氨量，以减缓垢下酸腐蚀速率，但这不能消除酸腐蚀风险，降低氯离子含量才是根本。可尝试通过加强排污、消除系统漏点等方法，降低给水、炉水氯离子含量，保证氯离子维持在较低水平。（3）提高真空系统的严密性，消除凝结水系统、除氧器、热网系统的漏点和缺陷，提高除氧器除氧效率，降低凝结水、给水溶氧，同时也能降低二氧化碳的泄露量，减缓给水系统的腐蚀，进而减少腐蚀产物进入炉内造成沉积。（4）加强化学仪表的维护，保证化学仪表分析显示正确。（5）根据GBT12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》，增加给水、炉水氯离子定期查定，并更新部分水质查定的控制标准。（6）水质异常情况下要严格执行“三级处理”制度，尤其是在炉水严重劣化时必须及时采取必要措施，防止炉内可能发生的严重腐蚀。规范给水、炉水的水质监测。制水站除盐水水质比较稳定，针对冷凝回收水，采取在水箱进水阀前分别安装取样阀和排水管，定期化验监测，发现不合格及时关闭水箱进水阀并排放。其次，从源头要求相关单位对新投用、长期停用及大修重启的设备，冲洗排放直到水质化验合格方可输送，冲洗期间增加化验频次。运行中炉水水质出现偏差，采取加大连排开度和定排频次；残余硬度采用炉内加入Na3PO4处理。正常情况，给水硬度≤3μmol/L，炉水电导率≤80μs/cm、磷酸根离子5mg/L～15mg/L之间。除氧器压力、温度应保持在工作范围，控制进水及蒸汽加热稳定均匀。补给水含氧量要求≤15μg/L，若不达标可进一步采用化学除氧，加入联氨处理，药液含量一般为0.1%～0.3%，达到彻底清除残余含氧的效果。（7）为改善机组的水质，提高精处理除盐能力，可增设高速混床（或阴阳复床系统）以及再生系统，提高凝结水精处理除盐能力，保证汽水品质。（8）对于覆盖式过滤器所使用的粉末树脂应进行溶出物检验，以防止污染给水水质。应定期覆盖式过滤器内部装置，防止树脂粉泄露，失效滤元要及时更换。（9）机组停用期间，尽量使之保持干燥，减少停用腐蚀。使用单位加强检修质量管理，对老旧控制系统进行升级更新，加大对重点部位的巡查，对司炉人员资质及操作水平严格把关，加大对锅炉运行事故处理能力的培训;检验机构应加强省煤器、水冷壁管、过热器等重点部位的检验，及早发现存在的安全隐患，使用单位应重视检验机构提出的问题并及时整改，加强安全主体责任意识。（10）加强化学监督工作。形成一套可操作性强的流程、措施，使化学监督工作能切实执行下去，而不是流于形式。
结束语
爆管主要是由于垢下氢腐蚀导致，而热网内漏导致的氯离子在炉内富集、较低低pH运行工况、给水溶氧超标等原因均对垢下氢腐蚀有恶性促进作用，促使了爆管的发生。除此之外，在预防应对锅炉爆管时，还应当注重优化锅炉运行工况，提升给水、炉水品质，加强化学监督措施落地。
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