论文摘要：我国火力发电厂锅炉“四管”（省煤器管、水冷壁管、过热器管和再热器管）的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。可见，防止锅炉四管漏泄是提高火力发电机组可靠性的需要，是提高发电设备经济效益的需要，也是创建一流火力发电厂的需要。通过对省煤器、水冷壁、过热器和再热器漏泄原因及防止措施的分析与研究，根据我厂实际情况制定了严格的防止锅炉四管漏泄措施，予以实施之后，锅炉四管漏泄现象明显减少，为我厂带来了很大的经济效益。
　　
　　1　我厂锅炉四管漏泄概况
　　我厂自建厂以来经常发生锅炉发生四管漏泄事件，2000年至今共发生锅炉四管漏泄21次，其中因过热漏泄6次。单就2009年一年，截止10月31日，共发生锅炉四管漏泄2次，包括水冷壁漏泄1次，省煤器漏泄1次。其中，2月11日，#6炉燃烧器处水冷壁空间弯头爆裂2次，现已报可研项目，争取在此次#6炉大修中更换#1-#6燃烧器处水冷壁空间弯头，计划184个弯头。3月31日，#4炉省煤器管子磨损严重，发生爆漏。计划进行省煤器更换，已报可研项目。4月20日，#6炉对流过热器、后屏过热器炉后侧取样管送交金属实验室，通过理化分析表明，这部分管子已处于使用寿命后期；后屏过热器3根取样管已完全球化，这部分管子已处于使用寿命中后期。
　　2  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。
　　2.1  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。
　　2.2  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。
　　2.3  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。
　　烟气流速的影响最为严重，磨损量与速度成三次方关系。因此，布置受热面时，应使烟气流速不太大，更应避免局部地区流速过大。在水平烟道的过热器两侧及底部、下降烟道的省煤器靠后墙处，均易发生磨损破坏。这是由于这些地方有烟气走廊，烟气流速特高，有时可比平均流速大3-4倍，这样磨损就要大几十倍。这些地方的飞灰浓度也随烟气流速增大而增大，尤其是在省煤器区，烟气温度低，灰粒变硬，磨损就更严重。
　　锅炉负荷增加，烟气流速也就增加，飞灰磨损就加快。烟道漏风增加，也将使烟气流速增高而加快磨损，运行中燃烧不良，飞灰含碳量大量增加时，因焦碳粒比灰粒硬而加快磨损。又如受热面发生局部结渣堵灰现象，将使烟气流偏向一侧而加快这一侧受热面的磨损。
　　2.4  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）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。严格地说：应该是烟气中飞灰颗粒的速度。关于烟速对磨损速度的影响有不少计算公式，绝大多数公式表明磨损速度与烟气速度的三次方成正比，有的则认为随着烟速的进一步提高，磨损速度会超过三次方的关系。由此可以看出，降低烟速，对防止磨损的重要性。在实际工作中，降低烟气速度的方法有：
　　①扩大烟道，增加烟气流通面积
　　②横向截距S1取极值
　　所谓S1取极值，就是当S2（纵向截距）为某一给定值时（一般S2=45mm），S1取值是以斜向烟速不大于进口烟速的极大值。
　　③减少管排，增大流通截面。
　　将省煤器的管排数，每隔三排或四排减少一排，这样可以增大流通面积，降低烟速。实践证明这是简单易行的办法，但不足之处是排烟温度会升高。
　　④加大管排横向截距，保持纵向截距不变，改短单管圈为长双管圈。
　　⑤消除中间弯头处的走廊，降低烟速。
　　为了减少中间弯头处的磨损，在省煤器改造中，常采取交错管圈，使左右两组管圈相互错开，达到消除中间走廊，减少磨损的目的。
　　⑥采用防磨装置。
　　一般常使省煤器蛇形管平行于前墙布置，这样使磨损只在靠后墙的少数管圈上有可能发生，在这几排管圈上加防磨板保护。
　　（2）采用鳍片式省煤器
　　鳍片式省煤器具有以下一些优点：
　　①能合理地选取横向截距S1、纵向截距S2，以降低烟气速度；
　　②可以避免气流斜向冲刷管束，同时由于管子和鳍片的绕流作用，改变了烟尘的速度场、粒度场、浓度场，从而大大地降低了磨损速度；
　　③节省钢材，降低成本；
　　④占有空间小，省煤器的总高度大约降低40%；
　　⑤工质侧及烟气阻力可以在设计中调整。
　　（3）锅炉运行中，应保证合格的煤粉细度，注意调整燃烧，减少飞灰中的含碳量，同时要严格控制锅炉本体、空气预热器和制粉系统的漏风量，尤其是炉底漏风，这对防止受热面的磨损和超温具有相当重要的意义。
　　3  水冷壁管漏泄原因及防止措施
　　水冷壁产生漏泄的原因除设计、制造、安装的原因外，主要由磨损、腐蚀和膨胀不畅三个方面的问题引起。此外，还有急冷，水循环不良等引起的漏泄。
　　3.1  磨损
　　水冷壁磨损的部位主要是在一次风口周围的水冷壁管，因风粉流冲刷磨损和吹灰器吹扫时的冲刷磨损等引发。
　　一次风喷口周围水冷壁管的磨损，是因为一次风粉混合物喷进炉膛时，如果喷燃器安装角度不恰当、设计切圆过大、喷嘴在运行中烧坏或变形以及稳燃设施布置不当等，都会使煤粉气流冲刷水冷壁管，引起管壁磨损减薄，以至漏泄。稳燃设施一般布置在一次风管出口附近，使高温烟气产生回流，如果布置不当，很容易使一次风射流贴壁，引起水冷壁磨损和结焦。
　　
　　3.2  腐蚀
　　3.2.1  水冷壁管外壁高温腐蚀
　　高温腐蚀发生的部位主要是高温高压锅炉热负荷高的区域，也就是喷燃器附近。产生腐蚀的原因主要是煤中含硫。
　　而减轻水冷壁管外壁高温腐蚀的方法主要是设法不产生能腐蚀管壁金属的产物或防止发生腐蚀作用的状态产生。这可用下列措施来得到：首先应从改善燃烧着手，煤粉颗粒要细，火焰不直接冲刷管壁，过量空气系数不宜过小。有时为了使炉膛贴壁处有一层氧化性气膜，以冲淡烟气中SO3浓度，使结积层中分解出来的SO3向外而不向内扩散，甚至特意加入一股空气来保护水冷壁。此外应控制炉管壁温，这主要由蒸汽参数所决定，但管内结垢与炉膛受热面热负荷局部过高亦会引起炉膛管壁温度过高，使腐蚀区加大，加速腐蚀。
　　3.2.2  水冷壁内壁腐蚀
　　当水冷壁管内有沉积物时（垢或水渣），在这些沉积物下面会引起水冷壁腐蚀，这种腐蚀称为酸、碱腐蚀。这是因为炉水中的酸性、碱性盐类破坏了金属保护膜的缘故。
　　在正常运行的条件下，水冷壁管内壁常覆盖着一层Fe3O4的保护膜，它具有良好的保护性能，使水冷壁免受腐蚀。但如果炉水pH值超标时，就会使保护膜遭到破坏。当pH值为9~10时，水冷壁管腐蚀速度最小，此时保护膜稳定性高。PH值过高或过低都会使腐蚀速度加快。当pH值过高时，易发生碱性腐蚀。pH值过低时，易发生酸性腐蚀。所以在正常运行条件下，要求炉水pH值保持在9~10的范围内。
　　当炉水中含有游离的氢氧化钠时，就会使炉水中的pH值升高，引起碱性腐蚀。凝汽器漏泄会将冷却水中的MgCI2、CaCI2带入锅炉，在炉水中生成盐酸，引起水冷壁管的酸性腐蚀。
　　为防止水冷壁管的垢下腐蚀，首要的任务是加强化学监督提高给水品质。尽量减少给水中的铜、铁含量，降低给水的碳酸盐碱度，减少炉水中游离的氢氧化钠。为此，必须防止凝汽器漏泄。此外，还必须保持锅炉良好运行方式，保证连续排污、定期排污的正常运行，控制炉膛局部热负荷不要过高，过于新投运和运行一段时间后的锅炉，应按规定进行化学清洗等。
　　3.2.3  膨胀受阻
　　水冷壁因膨胀受阻而拉裂的现象时有发生，被拉裂的重点部位是炉膛四角和喷燃器附近，尤以直流喷燃器更为突出。被拉裂造成漏泄的具体部位，多数是大滑板与水冷壁管焊接处，该处的焊点大部分是由于安装时焊接质量不高，加之运行中大滑板与水冷壁膨胀不一致，经多次启停炉后，就从焊点处拉裂漏泄。
　　4  过热器、再热器漏泄原因及防止措施
　　过热器分辐射、半辐射和对流三种形式，而再热器多为对流式。由于过热器、再热器的工作条件和漏泄原因比较相近，故将两者放在一起来分析讨论。引起过热器漏泄的原因主要是超温，磨损和腐蚀引起的漏泄现象也时而有之。
　　4.1  超温
　　在过热器的临修中，超温爆管占的次数最多，超温的原因归结起来有以下三个方面：烟气侧温度高；工质侧流速低和管材的耐热强度不够。出现以上三种情况的原因有：
　　（1）火焰中心上移
　　造成火焰中心上移的原因特别多，如锅炉机组的漏风（炉底、燃烧器区域、空气预热器漏风、制粉系统漏风等）、燃烧调整不当、煤质变差、煤粉变粗、空气动力场偏斜、炉膛结焦、高加未投等都会造成火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，飞灰含碳量增加，由此带来的过热器、再热器超温，并使烟气通过的各部位磨损加剧，排烟温度升高。所以控制火焰中心，对锅炉安全经济运行具有十分重要的意义。
　　（2）锅炉启动和低负荷时，因工质质量流速偏低，如果操作不当容易引起超温爆管，尤其是屏式过热器。
　　（3）热偏差
　　在过热器工作过程中，由于烟气侧各种因素的影响，各平行管中工质的吸热量是不同的，这种平行管列工质焓增不均匀的现象称为热偏差。过热器的热偏差决定于管子的热力特性、水力特性和结构特性。