燃煤锅炉_四管_爆漏机理分析及防爆措施
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火力发电厂“四管”爆破泄漏原因分析与防磨防爆措施锅炉四管由于在设计、制造、安裝、检修、运行各环节不当,加上管材质量、焊接质量、给水水质、燃煤灰分、烟气通道等方面原因,容易引发爆破泄漏事故,本文通过对过热器、再热器、省煤器、水冷壁爆管影响因素的分析,提出改进措施和预防办法。
主题词:锅炉四管;爆破泄漏;因素分析;预防措施一、过热器与再热器爆管泄露的原因及预防措施影响过热器与再热器爆管的根本原因有:过热、磨损、腐蚀、焊接质量等,结合西固热电厂锅炉过热器与再热器爆管实际可以看出,过热器与再热器爆管中由于金属过热造成的爆管约占30%,磨损约占30% ,腐蚀约占10% ,焊接质量约占10% ,其他原因占15% ,因此受热面超温和磨损是造成过热与再热器爆管的主要原因。
1、管材质量差或焊接质量差造成过热与再热器爆管。
管材质量差:如果管子本身存在分层、夹渣等缺陷,运行时受温度和压力影响,缺陷扩大就会导致过热器管爆管。
例如:1号炉低温过热器在使用中发生爆管,爆管开裂口呈桃形,开口处由于爆裂已明显减薄。
由爆口部位金相分析可知:该过热器管爆裂是由于炉管材质较差,组织不均匀,为不完全正火组织,母材基体存在大量微观孔洞,这些缺陷影响材料的强度,最终导致过热器管爆裂。
焊接质量差:在制造或维修中由于焊接质量不过关,焊缝中存在气孔、夹渣、焊瘤等会导致频繁爆管。
1号炉低温再热器在运行过程中发生泄漏,从爆管处宏观检验表明,焊缝的焊接质量较差,焊缝根部存在大量焊瘤,泄漏点大多分布在焊缝熔合线及热影响区内,金相检验结果表明,管束的金相组织是正常的,焊缝、熔合线、热影响区的金相组织为粗大魏氏组织铁素体,组织极为粗大,是不正常组织,经以上分析可知,爆管是由于管材焊缝的焊接质量极差,在焊缝熔合区内存在粗大魏氏组织、大量非金属夹杂等缺陷而造成的。
2、受热面超温造成过热器与再热器管爆管。
金属超过其额定温度运行时,有短期超温和长期超温两种情况,因此造成受热面过热爆管有短期过热和长期过热两类现象,受热面过热后,管材金属超过允许使用的极限温度,内部组织发生变化,降低了许用应力,管子在内应力作用下产生塑性变形,最后导致超温爆管。
锅炉“四管”泄漏原因分析及预防对策摘要:四管在锅炉中发生泄露,给电厂带来了很大的影响,给电厂带来了很大的损失。
造成四管泄露的因素很多,磨损、腐蚀和过热是造成四管泄露的重要因素,文章对其产生的原因进行了分析,并提出了防止四管泄露的对策。
关键词:四管;泄漏原因;预防措施1、造成四管泄漏的主要原因分析1.1原始缺陷或焊接缺陷目前,我国钢铁企业生产的钢管存在着许多与钢材锻造和延展过程相同的缺陷,如气泡、夹层、褶皱、壁厚不均匀、退火不彻底、晶粒度大等,这些都是钢管生产过程中出现缺陷。
由于受热表面上的每个管道都有大量的焊缝,整个台锅炉的四个管道焊接上万个,而受热表面又是一个承受高温、高压的设备,其焊接的质量直接关系到整个锅炉的安全性和经济性。
1.2磨损腐蚀的原因是灰颗粒对管道壁面的冲击和摩擦。
烟气流速、飞灰浓度、粒径尺寸、飞灰颗粒理化性能、受热表面布局和构造等是影响飞灰侵蚀的重要因素。
另外,还受操作条件的影响。
同时,粉尘含量高,易造成严重的磨耗。
因而,在燃烧含高灰量的煤粉炉中,其磨耗问题更加突出。
另外,烟道内的部分区域,如烟道等,若出现了烟尘聚集现象,将导致磨耗较大。
若燃烧灰渣颗粒多为硬质,且颗粒粗且呈角状,且受热面的烟道温度偏低,使得灰渣颗粒硬化,那么,灰渣颗粒的磨耗也会增加,特别是在省煤器区,由于烟道温度偏低,灰渣颗粒硬化,造成的磨耗更大。
由于风化速率与风化速率呈三次方正比,因此对风化速率的影响最大。
所以,在设置加热表面时,不仅要注意烟气速度的控制,而且要注意防止局部区域的流速过快。
1.3腐蚀在腐蚀过程中,金属管道的壁面会逐渐变薄,如果不采取适当措施,将会造成管道的腐蚀和破裂。
管道的腐蚀分为两类,即管道外部的高温表面腐蚀和管道内部的化学腐蚀。
高温管道的外壁腐蚀多集中在锅炉的高热载区。
其腐蚀机理为含有硫的煤体,以硫酸为主的熔融盐型腐蚀,以硫化氢、硫氧化物为主的气体腐蚀。
已有的研究表明,煤炭在燃烧时,其含硫化合物会与氧气发生化学反应,而在高温下,其中的K、Na盐会转变成其较高的氧化钾、氧化钠,并与其形成的三氧化硫反应,形成其硫酸根,进而与Fe3O4、SiO2等形成复合硫酸根。
竞竞 管安烟 设膨内外错长短管内 安综山东电力高等专科学校学报第 5卷 ( 2002年) Journal of Shandong College of Elect ric Power 第 1期 第 36~39页锅炉“四管”泄漏原因分析及防范措施刘 永淄博山国电热电有限公司 ,淄博 255054摘 要 :锅炉“四管”在火电厂中占有非常重要的地位 ,认真研究锅炉“四管”泄漏发生 的原因和提出相应防范措施具有非常重要的义。
随着电力行业的进一步改革 ,随着 厂网分开、价上网的实施 ,电力行业为社会服务的深入开展 ,保证电力设备的安全 运行具有重要的社会效益和经济效益。
关键词 :锅炉 泄漏 分析原因 防范措施 中图分类号 : T K223. 3 文献标识码 :B水冷壁、过热器、省煤器、再热器统称为锅炉 “四管”,锅炉“四管”在锅炉中占有非常重要的地 位 , 一半发生在锅炉专业 ,而锅炉专业发生的事故 ,有 一半以上发生锅炉“四管”泄漏。
故认真研究锅炉 “四管”泄漏发生的原因和提出相应防范措施具有 非常重要的现实指导意义 ,特别是现在随着电力行 业的进一步改革 ,随着厂网分开、价上网的实施 , 电力行业为社会服务的深入开展 ,保证电厂设备的 安全运行具有重要的社会效益和经济效益。
1 锅炉“四管”泄漏种类分析及防范措施锅炉承压部件管道泄漏种类繁多 ,泄漏的原因 也有许多种 ,本文主要从火力电厂锅炉四管泄漏案 例进行总结分析 ,原因分类主要有十五种 ,如 :水冷 壁高温腐蚀、道焊接不良、装时遗留异物、气 磨损、计缺陷、胀不均、部冲刷、部冲刷、 用管材、期过热、期过热、道受伤、部腐蚀、 外部腐蚀、装不良、合效应等原因 ,本文主要对 水冷壁高温腐蚀进行详细分析 ,并提出卓有成效的 防范措施 ,对其他泄漏原因结合案例进行简单分 析 ,同时提出防范建议。
1. 1 水冷壁高温腐蚀 1. 1. 1 案例简介山东南定热电厂 # 1、2炉是杭州锅炉厂设计 制造的 N G - 410/ 9. 8 - M 型高温高压自然循环 ,固态排渣煤粉炉。
锅炉“四管”爆漏预防与分析【摘要】锅炉“四管”指的是水冷壁、再热器、过热器和省煤器四个部分,这四个部分会受到过热、磨损和腐蚀等因素的影响,很容易发生锅炉泄漏、破裂等现象,常常导致事故,给电厂的安全运行带来很大威胁。
因而探讨锅炉“四管”防磨防爆的措施具有深远的现实意义。
【关键词】锅炉爆漏预防分析1 前言锅炉本体的主要承压管道有省煤器管、水冷壁管、过热器管、再热器管( 以下简称“四管”),它们是火力发电厂锅炉的重要设备, 分别承担着给水的加热、蒸发、过热和做功后蒸汽再加热的重要任务。
在机组正常运行中, 若锅炉“四管”突发泄漏, 就必须立马采取强制停运机组的方式进行抢修。
其“四管”泄漏将会严重影响火力发电厂的正常生产, 同时对火力发电厂以及电网危害巨大, 且造成的直接经济损失高达几十万元至上百万元。
因跳闸造成用户停电的直接或间接经济损失就更大了。
“四管”泄漏严重威胁着火力发电厂机组的安全运行和经济效益,“四管”泄漏隐患是火力发电厂机组的重大安全隐患。
2 锅炉“四管”防磨防爆检查重点在“四管”防磨检查之前,做好锅炉制造和安装的技术资料、锅炉运行的超温记录、锅炉防磨防爆检查的资料、水质化验的记录、事故分析的记录、检修和技改记录等技术相关资料的准备工作;对锅炉运行记录和水质化验记录的异常情况的记载进行查阅;根据相关技术资料和设备发生的缺陷情况,并结合同类型的锅炉反复出现的缺陷对检查计划方案进行优化编制,尤其是在前次检查中出现的缺陷问题,观察本次对该问题的复查是否出现严重化或已消除该缺陷;对锅炉“四管”泄漏或报警记录进行查阅,并对报警点的位置、泄漏的概率和频次进行统计汇总,将其作为本次或下次检查的重点 [1]。
锅炉“四管”检查的范围应包括锅炉本体受热或受压元部件和连接件,锅炉主要的承重结构,锅炉本体范围内管道及锅炉安全保护装置,主蒸汽管道,高温和低温再热蒸汽管道和主给水管道等压力管道。
锅炉“四管”常见的缺陷主要包括腐蚀,磨损,裂纹,疲劳,吹损和过热张粗等。
锅炉“四管”漏泄原因分析及管控措施发布时间:2022-08-10T05:35:47.280Z 来源:《当代电力文化》2022年第6期作者:杨佳庆[导读] 锅炉“四管”漏泄严重影响火力发电厂安全生产和经济运行。
杨佳庆大唐长春第二热电有限责任公司吉林长春 130031摘要:锅炉“四管”漏泄严重影响火力发电厂安全生产和经济运行。
本文对锅炉“四管”漏泄原因进行分析并提出预防措施,减少锅炉“四管”漏泄次数,增强设备可靠性,提高企业经济效益。
关键词:四管;漏泄;腐蚀;处理锅炉“四管”是指锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器。
锅炉“四管“涵盖了锅炉的全部受热面,内部承受着工质的压力和一些化学成分的作用,外部承受着高温、侵蚀和磨损的环境,在水与火之间进行调和,是能量传递集中所在,因此很容易发生漏泄问题。
公司六台锅炉均为哈尔滨锅炉厂设计生产,额定蒸发量670t/h、超高压、一次中间再热自然循环、单炉膛、平衡通风、固态排渣煤粉锅炉,采用水平浓淡分离式和直流式喷燃器、四角布置、双切圆燃烧方式。
传统意义上的防止锅炉四管泄漏,是指防止以上部位炉内金属管的泄漏。
根据近几年的统计,由于锅炉“四管”漏泄造成机组非停的占公司各类非计划停运原因之首。
锅炉一旦发生“四管”漏泄,增大检修工作量,有时还可能酿成事故,严重影响火力发电厂安全和经济运行。
1.“四管”漏泄原因分析造成锅炉“四管”泄漏的原因较多,其中磨损、腐蚀、过热、拉裂是导致四管泄漏的主要原因。
1.1磨损煤粉锅炉受热面的飞灰磨损和机械磨损,是影响锅炉长期安全运行的主要原因。
飞灰磨损的机理是带有灰粒和未完全燃烧燃料颗料的高速烟气通过受热面时,粒子对受热面的每次撞击都会梳离掉极微量的金属,从而逐渐使受热面管壁变薄,烟速越高灰粒对管壁的撞击力就越大;烟气携带的灰粒越多,撞击的次数就越多,加速受热面的磨损。
长时间受磨损而变薄的管壁,由于强度降低造成管子泄漏。
受热面飞灰磨损泄漏、爆管有明显的宏观特征,管壁减薄,外表光滑。
四管泄漏原因及事故处理一、简述锅炉四管是指省煤器、水冷壁、过热器、再热器管道,管道内部承受着工质的压力和一些化学成分的作用,外部承受着高温、腐蚀和磨损的环境影响,所以很容易发生泄漏问题。
一月份京能电力发生的8起非停事件中,就包含3起四管泄露事故,其中一起再热器泄漏,两起水冷壁泄漏,威胁机组安全运行。
本文对四管泄漏原因、现象、处理几个方面进行详细分析。
二、四管泄漏原因1.管道金属材料不良、设计裕度不够,制造、安装或焊接质量不合格。
(岱海发电3号锅炉屏式再热器管爆管原因为综改后屏式再热器设计中未充分考虑材料使用性能裕量,局部管排在负荷升降过程中存在超温现象)2.飞灰、高温烟气冲刷使受热面磨损。
(盛乐热电2号机组锅炉2号角燃烧器水冷壁两次泄漏原因为扩散后的二次风携灰冲刷水冷套外侧管,管子不断磨损减薄,最终强度不足爆破泄漏)3.受热面结焦、积灰严重,管壁长期超温导致爆管。
4.氧化皮脱落堵塞或管内有杂物,受热面工质流量分配不均匀,导致受热面过热超温。
5.吹灰器位置不正确、吹灰前未能疏尽疏水或者吹灰器内漏,导致受热面吹损。
(本次1号炉检修发现水冷壁部分区域管壁被吹灰减薄,因此对炉膛吹灰器喷嘴内调约4mm,防止吹灰器吹损周边炉管)6.给水品质长期不合格,受热面内结垢严重引起垢下腐蚀。
7.燃烧不正常,火焰冲刷管屏或锅炉热负荷分配不均,导致部分管材高温腐蚀。
8.受热面膨胀不良,热应力增大。
三、四管泄漏现象1.DCS四管检漏装置报警。
2.就地检查可能听到泄漏声,严重时密封不严处有蒸汽外冒。
3.泄漏区域烟气温度降低,泄漏点后管壁温度和工质温度上升。
4.炉膛压力大幅摆动。
5.水冷壁泄漏可能造成燃烧不稳。
6.引风机出力增大。
7.给水流量不正常大于蒸汽流量,两台小机出力增加。
8.锅炉排烟温度降低。
9.电除尘器可能闪络,输灰中水分增加,可能造成输灰管道堵塞。
10.两侧主再热汽温度或减温水调节门的开度可能出现明显偏差。
四、处理1.立即汇报值长、汇报锅炉主管及部门领导,通知设备部各专业人员到现场进行检查,确定泄漏区域,启动事故预案。
火电厂锅炉四管爆漏原因及防范一、背景在火电厂锅炉的运行过程中,经常会发生管道爆漏的情况,严重影响生产效率和安全。
近期,某火电厂的一台锅炉发生了四管爆漏的事故,引起了人们的高度关注。
本文将就该事件的原因、影响和防范措施做出分析和总结。
二、爆漏原因1. 管道质量不达标在锅炉的使用过程中,管道承受的压力是非常大的,如果管道的质量不达标,就很容易发生爆漏的情况。
本次事故中,锅炉所使用的管道存在许多缺陷,如管道表面存在明显的刮痕和伤痕,管道表面出现大量的氧化物等等,这些因素都可能导致管道强度降低,发生爆漏的情况。
2. 管道使用时间过长在锅炉的使用过程中,管道随着使用时间的延长,管道壁面可能产生肉眼看不见的裂痕,随着这些裂痕的扩增和延伸,最终可能导致管道的爆漏。
3. 过热在锅炉的过程中,部分管道长时间处于高温状态,这个时候管道的材料性能会发生改变,容易发生软化和熔化的情况,最终可能导致管道的爆漏。
4. 设备经常运行在锅炉经常运行的过程中,慢性应力、过热、热胀冷缩等因素会对设备产生影响。
这些影响可能导致管道强度下降、材料老化加速、金属腐蚀等问题,最终可能导致管道的爆漏。
三、爆漏影响1. 经济损失爆漏给企业造成的经济损失是非常巨大的,在生产过程中需要停机检修,维护成本很高,同时还会影响企业的生产计划和产品质量。
2. 安全影响爆管事故没有造成人员伤亡,但管道爆漏事件很容易形成二次事故,如燃料泄露、气体燃烧等,严重影响人们的生命安全和健康。
四、防范措施1. 管道质量控制选择优质的管材,管道安装施工必须符合相应的标准,管道表面不得存在明显的刮痕和伤痕,并且要安装有保护套,增加管道的强度和耐腐蚀性能。
2. 管道定期检查对管道进行定期检查,通过超声波探伤、渗透检测等技术,及时发现管道的质量问题和可能发生的裂痕等隐患。
3. 管道维护及时对管道表面进行清洗处理,防止外部污染物对管道表面造成损害,在设备运行过程中对管道进行监控,防止管道出现超负荷运行状态。
锅炉四管爆管泄漏原因及防止措施摘要:我国火力发电厂锅炉“四管”漏泄是造成发电设备可靠性差的一个主要因素,同时锅炉四管漏泄造成主机非计划停运次数占火力发电机组非计划停运总次数的比例很大,造成的损失也很大。
关键词:省煤器水冷壁过热器、再热器、泄漏前言:锅炉四管漏泄事件在火力发电厂经常发生,其中过热器漏泄,水冷壁漏泄,省煤器漏泄。
其中,炉燃烧器处水冷壁空间弯头爆裂严重,省煤器管子磨损严重,发生爆漏。
1.省煤器磨损漏泄原因及防止措施省煤器的故障主要是磨损,尤其是燃用劣质煤的锅炉。
1.1磨损机理由于流过锅炉受热面的烟气具有一定的速度,在烟气中又含有形状不规则的固体颗粒,这些颗粒流经受热面时,就会对受热面产生撞击和磨擦。
磨损主要是由于灰粒对管壁撞击和磨削引起,磨损之所以多发生在冲击角为30°~50°的部位,那是由于烟气速度、飞灰浓度、粒度随时都在变化的结果。
1.2省煤器易磨损的部位省煤器的磨损,主要表现为局部磨损和均匀磨损两个方面,尤其是局部磨损易引起省煤器漏泄,其位置多发生在省煤器左右两组的中部弯头、靠近前后墙的几排管子、错列省煤器顺烟气流向的第二排管子以及管卡附近的管子和局部防磨损措施不当易引起其附近管子磨损的部位等。
1.3对飞灰磨损的主要影响因素飞灰浓度、灰粒的物理化学性质、烟气流速以及受热面的布置与结构特性。
此外,还与运行工况有关。
同时灰浓度大,容易引起强烈的磨损。
因此,煤粉炉尤其是烧多灰燃料时,磨损问题更为严重。
此外,如果在烟道局部地区造成飞灰浓度集中,例如烟气走廊,也会引起严重磨损。
如果燃料灰粒中多硬性物质,灰粒粗大而有棱角,受热面所处烟温较低而使灰粒变硬,则灰粒的磨损性也加大。
1.4防磨措施防止省煤器磨损的途径有两个方面,一是消除磨损源,二是限制磨损速度。
在目前采用的防磨措施中,主要是限制磨损速度,其办法有以下一些:1.4.1降低烟气流速实践经验告诉我们,影响磨损的关键因素是烟速。
锅炉四管泄露的原因分析及预防措施摘要:锅炉四管泄露是火电厂较为严重的事故,四管泄露将会影响机组的安全运行,四管泄露的主要原因有管材质量差与焊接质量差、管壁超温、飞灰磨损、吹灰器吹损,本文将对这些原因进行分析并介绍相应的预防措施。
关键词:管材;焊接;超温;磨损;吹损引言:火电厂锅炉四管是指锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器,其作用是吸收炉膛火焰和烟道高温烟气的热量,使进入四管的水加热成具有一定过热度的蒸汽,蒸汽推动汽轮机做功,从而带动发电机发电。
由于四管外部直接接触燃烧的火焰、飞灰、吹灰蒸汽等介质,内部受给水和蒸汽流动的冲刷。
经过长时间的作用,管壁在运行中逐渐变薄。
当管壁变薄到一定程度,不能承受内部给水或蒸汽的压力时,就会出现破裂,高压介质直接喷向炉膛内部,造成炉内燃烧不稳定,甚至高压介质冲刷其他管道导致泄露进一步加剧。
四管泄露会打破封闭循环,后面管道内介质流动变缓,影响到整个循环的正常进行,锅炉会被迫停运,甚至会造成安全事故。
锅炉四管泄漏直接影响到锅炉的安全运行和机组的出力,是电站非计划停运的主要因素。
因此找到四管泄漏的原因,从根本上治理四管泄漏,是发电厂减少非计划停运的关键。
1四管泄漏的原因1.1管材质量差与焊接质量差1)锅炉四管泄露最重要的因素就是管材的质量不合格,在锅炉运行中,如果管材质量不合格,在受到高温高压的影响时,就很容易发生泄漏甚至爆破,造成事故,严重的影响设备安全被迫停机甚至造成人身伤害,对机组与人员造成不可估量的损失。
管材质量不合格主要包括材质使用没有达到标准、管壁较薄、材质不匀均。
质量不合格的管材可能原本就存在裂缝和夹渣,在使用的过程中,经过外力的作用,会发生爆破泄漏的情况。
2)焊接质量不合格也是锅炉四管发生泄漏的重要原因之一,锅炉的受热面都是由管道组装起来的,而一台大容量锅炉的受热面焊接口就多达几万个,焊接工艺不合格,焊接口就容易发生泄漏。
焊接缺陷主要有未熔合、咬边、裂纹、未焊透、夹渣、气孔等,这些缺陷存在于受热面金属基体中,在收到高温高压的作用时基体就会被割裂,产生应力集中现象,在锅炉四管的安装过程中,如果焊接部分没有处理好,很容易发生泄漏。
火电厂锅炉四管爆漏原因分析及防范措施发布时间:2022-03-30T08:17:49.173Z 来源:《工程建设标准化》2021年36卷10月20期作者:殷嘉祺[导读] 本文将重点探讨和分析火电厂锅炉四管爆漏原因,并针对原因找出针对性的防范措施。
殷嘉祺山东电力建设第三工程有限公司山东青岛 266100摘要:火电厂锅炉“四管”爆漏是长期困扰火电厂安全生产的一大难题,因其引发的事故率高,对发供电和技术经济指标影响很大。
在各种锅炉故障中,四管爆漏是首要原因,一旦发生,不仅给火电厂造成较大经济损失,而且对电厂安全造成威胁。
本文将重点探讨和分析火电厂锅炉四管爆漏原因,并针对原因找出针对性的防范措施。
关键词:火电厂;锅炉四管爆漏;原因;防范措施所谓锅炉四管,指的就是过热器管、再热器管、省煤器管、水冷壁。
当其处于长期工作状态下,进而出现磨损、腐蚀、损坏或者焊口线泄露时,就会引发严重锅炉故障,将其称之为锅炉四管爆漏事故。
锅炉四管爆漏事故,不仅给火电厂造成较大经济损失,而且对电厂安全造成威胁,因此防范此类事故发生,也是火电厂管理中的重点内容之一。
1锅炉四管爆漏原因导致锅炉四管爆漏的原因有很多,既有内部原因,也有外部原因;既有四管本身的问题,也有其工作条件的影响。
具体来说,有以下几点:1.1四管自身材料问题锅炉因其需要长时间处于高温运行状态,因此对其材料有较高的要求,任何材料性能的不足,都有可能对锅炉运行效率和安全造成隐患。
材料问题主要有两方面,一方面是四管的材料本身质量存在问题或者缺陷,比如其钢材成分、性能指标等不符合相关标准,必然使得其无法满足锅炉的长期运行需要,造成运行中发生故障;另一方面是设备在运输、安装、检修过程中,造成材料的机械损伤,从而使得设备运行中存在安全隐患。
1.2机械与飞灰磨损此原因是导致锅炉爆漏的重要原因之一,相关统计数据表明,3%到9%的锅炉爆漏是由于磨损所导致的,其中飞灰磨损更加严重。
飞灰磨损的出现与多种因素相关,包括锅炉构造、烟气流速、煤灰特性、烟气粉尘浓度等。
燃煤锅炉“四管”爆漏机理分析及防爆措施哈尔滨工业大学 王 莹 吴少华 秦裕琨摘 要 分析了电厂燃煤锅炉“四管”爆漏的9种常见故障机理及其爆管特征,并且提出了预防措施。
关键词:燃煤锅炉 爆管中国图书资料分类法分类号:TK227 目前,锅炉过热器、再热器、水冷壁及省煤器(简称“四管”)的爆破泄漏事故(BTF)是火力发电厂最频发的事故,给电厂运行的安全性和经济性带来极大的影响。
据统计,“七五”期间全国200M W以上机组锅炉“四管”爆漏引起非计划停运时间约占机组整个非计划停运时间的40%,少发电量占机组全部事故少发电量的50%左右,是影响安全用电的主要因素[1],而且随着旧机组服役时间的增加及新机组投产量和参数的提高,这类事故还有逐年上升的趋势,因此研究和防止“四管”爆漏已成为保证火电厂安全经济运行和提高经济效益的关键。
当爆管发生时,由于缺乏锅炉重复爆管的统计资料,常采用喷涂或衬垫焊接等所谓快速维修的方法来修复,一段时间后,又会发生爆管。
爆管在同一根管子、同一种材料或锅炉的同一区域相同断面上反复发生,说明锅炉爆管的根本问题还未被解决。
因此,分析锅炉爆管的机理和特征,提出预防措施,是减少锅炉爆管发生的首要问题。
1 “四管”爆漏的机理研究及防爆措施 80年代初,美国电力研究院经过长期大量研究,把锅炉爆管机理分成6大类,共22种(见下表)。
其中,有7种受到循环化学剂的影响,12种受到动力装置维护行为的影响。
结合我国电收稿日期:1998-03-09王 莹,女,1971年生,工学硕士,博士生。
哈工大514信箱,150006.站锅炉爆管事故实际,把电站锅炉爆管归纳为9种不同的机理:短期过热,长期过热,磨损,腐蚀疲劳,应力腐蚀,腐蚀热疲劳,高温腐蚀,异种钢焊接及质量控制缺陷。
表 美国电力研究院锅炉爆管机理分类类别原 因应力断裂短期过热+、高温蠕变、异种钢焊接+水侧腐蚀苛性腐蚀×、氢损伤×+、孔蚀×+、应力腐蚀裂纹×烟气侧腐蚀低温腐蚀、水冷壁腐蚀、煤灰腐蚀、油灰腐蚀磨损飞灰磨损+、落渣磨损、吹灰磨损+、煤粒磨损+疲劳振动疲劳、热疲劳×+、腐蚀疲劳×+质量缺陷维修损伤+、化学偏离×、材料缺陷+、焊接缺陷+ 注:+——失效机理受维护行为的影响;×——失效机理受循环化学剂的影响。
1.1 短期过热短期过热是指当管壁温度超过材料的下临界温度时,材料强度明显下降,在内压力作用下,发生的胀粗和爆管现象。
造成短期过热的原因有:管内汽水流量严重分配不均;炉内局部热负荷过高;管内严重结垢;异物堵塞管子;错用材料;最初设计不合理等等。
短期过热的爆管特征:管径有明显胀粗,管壁减薄呈刀刃状;爆口较大呈喇叭状,典型薄唇形爆破;爆口周围管材硬度显著升高。
预防短期过热的方法是改进受热面,使介质流量分配合理;稳定运行工况,改善炉内燃烧,防止燃烧中心偏离;进行化学清洗,去除异物、沉积物;防止错用钢材,发现错用及时采取措施。
第14卷第5期 电 站 系 统 工 程 Vol.14No.5 1998年9月 Po w er System Eng ineer ing Sep.19981.2 长期过热长期过热是指管壁温度长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度,超温幅度不大但时间较长,锅炉管子发生碳化物球化、管壁氧化减薄、持久强度下降、蠕变速度加快,使管径均匀胀粗,最后在最薄弱部位导致脆裂的爆管现象。
造成长期过热的原因有:管内汽水流量分配不均;炉内局部热负荷偏高;管子内部结垢;异物堵塞管子;错用材料;最初设计不合理等等。
长期超温爆管根据工作应力水平可分为3种情况:高温蠕变型,应力氧化裂纹型和氧化减薄型,爆管特征如下。
(1) 高温蠕变型:管子的蠕胀量明显超过金属监督规定值,爆口边缘较钝;爆口周围氧化皮有密集的纵向裂纹,内外壁氧化皮较短时超温爆管厚;爆管周围的较大范围内存在蠕变空洞和微裂纹;向火面已完全球化。
(2) 应力氧化裂纹型:管子蠕胀量接近或低于金属监督的规定值,爆口边缘较钝,呈典型的唇状;靠近爆口的向火侧外壁氧化层上存在多条纵向裂纹,内外壁氧化皮发生分层且较短时超温爆管厚;纵向应力氧化裂纹从外壁向内壁扩展,裂纹尖端可能有少量空洞;向火侧和背火侧均发生严重球化,强度和硬度下降。
(3) 氧化减薄型:管子内外壁均产生厚度可达1.0~1.5mm的氧化皮,管壁严重减薄,仅为1/3~1/8;内外壁氧化皮均分层,为均匀氧化;内壁氧化皮的内层呈环状条纹;向火侧已完全球化,背火侧球化严重,强度和硬度下降。
对高温蠕变型的预防措施同短期超温爆管;对应力氧化裂纹型因管子寿命已接近设计寿命,应将损坏的管子予以更换;对氧化减薄型应完善保护措施。
1.3 磨损包括飞灰磨损、落渣磨损、吹灰磨损和煤粒磨损。
以飞灰磨损为例,是指飞灰中夹带SiO2、Fe2O3、Al2O3等硬颗粒高速冲刷管子表面,使管壁减薄导致爆管。
造成飞灰磨损的原因有:燃煤含灰量高,飞灰中夹带硬颗粒;烟气通路局部堵塞或管子排列不规则;烟气含灰浓度分布不均,局部灰浓度过高等等。
飞灰磨损的爆管特征:断口处管壁减薄,呈刀刃状;磨损表面平滑,呈灰色;金相组织不变化,管径一般不胀粗。
通常采取减少飞灰撞击管子的数量、速度或增加管子的抗磨性等方法来防止飞灰磨损。
如通过加屏等方法改变飞灰的流动方向和速度场;消除堵灰、杜绝局部烟速过高;在易磨损管子表面加装防磨盖板;加装炉内除尘装置。
此外还应注意选用适于煤种的炉型、改善煤粉细度以保证燃烧完全。
1.4 腐蚀疲劳(或汽侧的氧腐蚀)腐蚀疲劳主要因水的化学性质引起,水中氧含量和pH值是影响腐蚀疲劳的主要因素。
管内的介质由于氧的去极化作用,发生电化学反应,在管内的钝化膜破裂处发生点蚀形成腐蚀介质,在腐蚀介质和循环应力(包括起停和振动引起的内应力)的共同作用下造成腐蚀疲劳爆管。
引起腐蚀疲劳的原因有:弯头的应力集中,促使点蚀产生;下弯头停炉时积水;管内介质中含有少量碱或游离的CO2;装置启动及化学清洗次数过多。
腐蚀疲劳的爆管特征:管内壁产生点状或坑状腐蚀,腐蚀形状为典型的贝壳状;锅炉运行时腐蚀疲劳的产物为黑色磁性氧化铁(Fe3O4),与金属结合牢固;停炉时腐蚀疲劳的产物为砖红色氧化铁( -Fe2O3);点状和坑状腐蚀区的金相组织不发生变化,腐蚀坑沿管轴线方向发展,裂纹是横断面开裂,相对宽而钝,且裂缝处有氧化皮。
预防腐蚀疲劳要注意停炉保护;加强锅炉管子使用前的保护;新炉起用前进行化学清洗,在内壁形成一层均匀的保护膜;保持水质符合标准,适当减小pH值或增加锅炉中氯化物和硫酸盐的含量。
1.5 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹是在有腐蚀介质和拉应力共28 电站系统工程 1998年第14卷同作用下产生的,具体讲是在含氯离子的介质和高温的腐蚀环境下,由于静态拉应力或残余应力作用产生的管子破裂现象。
造成应力腐蚀裂纹的原因是:介质中含氯离子、高温和高拉应力;在湿空气的作用下,也会造成应力腐蚀裂纹;启动和停炉时有含氯和氧的水团进入钢管;存在加工和焊接引起的残余应力,或内压力引起的热应力。
应力腐蚀裂纹的爆管特征:断口为脆性形貌,一般为穿晶应力腐蚀断口;断口上可能会有腐蚀介质和腐蚀产物;裂纹具有树枝状的分叉特点,裂纹从腐蚀处产生,裂源较多。
解决应力腐蚀裂纹的方法是去除管子的残余应力;加强安装期的保护,注意停炉时的防腐;防止凝结器泄漏,降低蒸汽中的氯离子的含量。
1.6 热疲劳热疲劳是指锅炉管遭受锅炉启停引起的热应力、汽膜的反复出现和消失引起的热应力及由振动引起的交变应力作用而发生的疲劳损坏。
造成热疲劳的原因有:炉膛使用水吹灰,管壁温度急剧变化,产生热冲击;超温导致管材的疲劳强度严重下降;按基本负荷设计的机组改变为调峰运行。
热疲劳的爆管形状有3种:向火面产生裂纹沿管周发展,局部区域往往有许多相互平行的疲劳裂纹,从外表向里发展的环形裂纹;水吹灰引起的裂纹为龟状,以横向裂纹为主的龟状裂纹;裂纹短而粗,裂纹中充满腐蚀介质和腐蚀产物的楔状裂纹。
此外断口上部可观察到腐蚀坑、二次裂纹、泥状花样等特征。
预防热疲劳的措施是改变交变应力集中区域的部件结构;改变运行参数以减少压力和温度梯度的变化幅度;设计时应考虑间歇运行造成的热胀冷缩;避免运行时机械振动;定期消除管子受热面的结垢;调整管屏间的流量分配,减少热偏差和相邻管壁的温度;适当提高吹灰介质的温度,降低热冲击。
1.7 高温腐蚀高温腐蚀是指V2O5和Na2SO4等低熔点化合物破坏管子外表面的氧化保护层,与金属部件相互作用,在界面上生成新的松散结构的氧化物,使管壁减薄,导致爆管。
造成高温腐蚀的原因是:燃料中含有V、Na和S等低熔点化合物;局部烟温过高,腐蚀性的低熔点化合物粘附在金属表面;腐蚀区内的覆盖物、烟气中的还原性气体和烟气的直接冲刷也将促进高温腐蚀的产生。
高温腐蚀的爆管特征:腐蚀沿向火面局部侵入,呈坑穴状;腐蚀区表面的覆盖层较厚,分为4层,第1层为积灰,第2层为疏松积灰和氧化铁的混合物,第3层为炉灰和Fe2O3的褐色脆性烧结物,第4层为Fe3O4,呈深灰蓝色类似搪瓷状物,与基体金属结合较牢固;高温腐蚀区的金属组织没有明显的变化,在腐蚀前沿的金属表面可以发生晶界腐蚀现象。
防止高温腐蚀发生的方法有:控制金属壁温不超过600℃,防止低熔点腐蚀性化合物粘附在金属表面上;使烟气流程合理,尽量减少烟气的冲刷和热偏差;在燃煤锅炉中加入CaSO4和M gSO4等附加剂;易发生高温腐蚀的区域采用表面防护层或设置挡板;除去管子表面的附着物。
1.8 异种金属焊接异种金属焊接是指焊接接头处由于两种金属的蠕变强度和热膨胀系数不匹配,使异种金属焊接界面断裂失效。
两种金属的蠕变强度相差极大是异种金属焊接早期失效的主要原因。
当焊缝的蠕变强度相当于其中一种金属的蠕变强度时,断裂将发生在另一种金属的焊缝界面上,但材质的金属组织一般不发生变化。
稳定运行是减少异种金属焊接失效的最关键的因素;两种金属焊接时,在其中加入具有中间蠕变强度的过渡段,使焊缝界面两侧蠕变强度差值明显减少;还可在过渡段的两侧选用性质不同的焊条,使其分别与两种金属性质相匹配。
(下转第40页)29第5期 王 莹等:燃煤锅炉“四管”爆漏机理分析及防爆措施检测GPB阻抗数据。
按《安装试验导则》进行测试,将测试数据与表中原始数据比较,防患于未然,确保GBP安全可靠、长寿运行。
6 结束语 以上所述是GBP应用的科学性。
在多机兼容系统中,只有抓好应用的科学性,才能获得应用的优越性。
一次投资,长期受益;科学应用,必须注意。
多机兼容,经济合理;安全可靠,就是效益。
参 考 文 献1 易树根,郑尚珍,等.古田二级65M W水轮发电机双机兼容式频敏电刹车装置.大电机技术,1998(6)2 易树根,汪悦祥,等.高能频敏变阻器大功率性能试验.电站系统工程,1998(4)Application of GBP on Multi-Unit Compatible System in Hydro Power PlantsYi S hugen,Hu Zongbang,Li Dejun Abstract:T he applicat ion of GBP on multi-unit compatible sy stem in hy dr o po w er plants was described in the fo llow ing fields:cor rect choice of G BP capacity, g ood fault to ler ant and reliabilit y design,installat ion and test o f GBP,o ptimal pa ramet er s setting o f tr ial test,necessary and continuo us maint enance in oper a-tio n.Key words:GBP;multi-unit co mpa tible sys-tem;applicatio n of GBP编辑:闻 彰(上接第29页)1.9 质量控制失误质量控制失误是指在制造、安装、运行中由于外界失误等因素所造成的损坏。