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摘 要：电厂锅炉水冷壁管工作环境恶劣，水冷壁管的安全运行关系着锅炉的安全运行，进而影响真个电厂的安慰。在电厂的长期生产运行过程中，容易因为各种因素引起水冷壁腐蚀，进而发生停炉换管的事故，严重影响电厂的经济效益。本文通过分析煤粉锅炉水冷壁爆管失效的原因，进而提出相应防护措施，为广大同行提供参考。
关键词：锅炉水冷壁管；失效
水冷壁管是敷设在锅炉内部的由许多并联管子组合而形成的蒸发受热面。水冷壁管的主要作用在于吸收炉膛内火焰和高温烟气的敷设的热量，并在管内产生蒸汽和热水，从而降低炉墙的温度，进而达到保护炉墙的目的。
1 水冷壁管的作用及分类
1.1 水冷壁管的作用
水冷壁管在锅炉中主要起着吸收锅炉燃烧室内火焰高温敷设的热量，使进入水冷壁的水蒸汽气化成饱和蒸汽，水冷壁可使炉腔出口温度下降到灰的软化温度一下，以防止炉灰结焦吸收炉内热量，这对减轻炉内和炉口结渣都是有利的。此外，水冷壁管式四周敷设，将燃烧室与炉墙隔开，起到了防止炉墙烧毁，保炉墙的功能。同时也减轻了炉墙结焦和结焦的危害。最后，水冷壁采用了讲话炉墙的结构，降低了锅炉钢材的消耗量，是的锅炉安装便利，优速水冷壁传热效果良好，也为节能减排做出了贡献，因此，水冷壁是现代锅炉的重要组成部分。
1.2水冷壁管分类
水冷壁管按照结构形式可以分为以下几种类型，包括光管式水冷壁、鳞片管膜式水冷壁、带销钉的膜式水冷壁管和双面露光水冷壁等。①光管式水冷壁：光管式水冷壁管由一般的锅炉钢管组成，一般贴近炉膛四壁，平行垂直布置，管子排列的越敏，吸热效果越好，对炉墙的保护效果也越好。但是这种水冷壁锅炉在运行时，泄灰比较严重，对环境的污染也是很大的，目前这种水冷壁管已经很少被使用了。②鳞片管膜式水冷壁是将鳞片管（或扁钢与光管）焊接在一起，组成一块管屏，这种水冷壁管具有气密性好、透风少、炉膛可采用正压燃烧的优点。此外这种管屏的外侧只需要覆盖较薄的保温材料，因此可以大大减少炉墙材料的消耗和重量，进而减少放结构和地接的材料成本，因为结构较轻，施工上也有很大的便利。膜式水冷壁设计炉腾高温烟气与炉墙不直接接触，有利于防止结渣，而且管屏可在制造厂成片预制，便于工地安装，因此在火电厂锅炉中得到了广泛应用。③带销钉的膜式水冷壁管：销钉的膜式水冷壁管上方有销钉，销钉上敷有耐火填料，可减少水冷壁吸热，使炉腾中该部位炉温增髙以便燃料迅速着火和稳定燃烧并能保持髙温。带销钉的水冷壁管一般应用于旋风炉，液态排澄炉和炉膛卫燃带。④双面露光水冷壁，主要应用在大型锅炉中，这种水冷壁管两面都可以吸收火焰敷设的热量，因此比一般布置的水冷壁管吸热高。
2 水冷壁管的失效模式及失效防护
2.1水冷壁管的失效模式
锅炉在运行过程中，燃烧室内烟气的温度非常高，水冷壁管在西周吸收热量，水冷壁受热量敷设和烟气对流作用，这种受热方式必然会导致水冷壁运行一段时候后会产生失效。依据失效的位置不同，水冷壁的失效分为管内失效和管外失效。一般向火侧腐蚀和煤粉冲刷称为管外失效，而由于短时过热和长时过热及酸碱腐蚀等引起的称为管内失效。① 水冷壁香火侧的腐蚀，水冷壁向火侧腐蚀引起的锅炉故障是因为炉管外边面的金属遭受损耗，即管壁减薄所致。水冷壁向火侧腐蚀也被称为“还原气氛”腐蚀。水冷壁向火侧的腐蚀经常发生在不完全燃烧中形成的一氧化碳还原气氛中，并且未经过燃烧的煤粉颗粒飞翔炉管的表面。未经过完全燃烧的煤粉颗粒飞翔炉管表面，释放出的挥发物和氯化物会对金属产生硫化作用，进而加速管壁腐蚀。②管壁外表面的冲刷磨损：管壁外表面的冲刷磨损主要是煤粉颗粒及飞灰的冲刷，致使管壁外表面减薄，发生爆管，这也与煤质成分有着很大的关系。如果原煤质量下降，挥发分和热量降低，则锅炉燃烧量就会增加，为了增加磨煤机的出力，需要增粗煤粉，这样一二次风吹入炉膛的煤粉颗粒就会增加，这样对喷燃器出口的水冷壁管冲刷就会严重。如果燃烧调整不良，燃烧切圆发生倾斜，就会导致峰粉加大冲蚀水冷壁管的力度。长时间的冲刷，会导致水冷壁管管壁变薄，到了一定的限度，就会增大锅炉负荷，发生管道爆裂。此外，由于派生的原因，产生的冲刷，如漏汽对管子的冲刷。从渗漏的管子中漏出的蒸汽会夹带飞灰高速射向邻近的管子造成磨损。这个现场称为冲刷磨损或汽割。溢出的蒸汽本身并不造成磨损，只是它加快了飞灰粒子的速度，高到足以引起管道的磨损，使受磨的管壁变薄。起因于另一较早故障管子泄漏引起的磨损形式，在锅炉内的任何地点都有可能发生。因此锅炉管子带着小的渗漏运行，对邻近的管子冲刷，将会造成更为严重的故障。③短时过热：“短时过热”这个词常被错用，其恰当的含意是管子在高于其材质的设计温度，并在足以造成应力断裂损坏的时间数的情况下工作。此吋问数是一个十分重要的因素，以此来划分损坏的性质类别，即“短时过热”破裂或“长时过热”破裂。短时过热损坏都是从一些异常情况开始发展而形成的，例如冷却工质中断，或锅炉烟气超温等，这些异常情况通常是由下列条件引起的。④长时过热：长时过热爆管的主要原因在于高温蠕变所致，水冷壁管在锅低负荷运行时，也同样存在爆管的隐患。在运行，过程中，一旦发现这种现象，应立即停止运行。如果不能及时发现并消除会在锅炉负荷改变时，发生爆管现象。给企业造成的损失和影响巨大。这种失效的发生多与锅炉设计制造有关，在运行中一般不会出现这种失效的原因。⑤酸碱腐蚀当水冷壁管内有沉积物或水渣时，这些沉积物也容易引起水冷壁管的腐蚀，这种腐蚀叫酸碱腐蚀、这些物质破坏了水冷壁管的金属保护膜，从而对金属造成了腐蚀。通常情况下，PH值越低，金属的腐蚀就越严重，当水中含有溶解氧时，会对腐蚀的程度增大。PH值很低时，腐烛速度会随着值降低而迅速增加。而随着值的增加，腐烛速度则会降低，当值接近时，腐烛速度就很小了。但是当值大于时，水冷壁管液体的相对碱度大于，当锅炉在此条件下运行时，金属容易产生碱性腐烛，又称苟性脆化。碱性腐蚀的发生要满足一定的条件，首先水冷壁管中要有一定游离的碱，水冷壁管内表面有易发生局部浓缩的地方，水冷壁就会发生腐蚀。
2.2水冷壁管的失效防护
电厂燃煤锅炉水冷壁管因各种失效导致的爆管时有发生，电厂传统的解决方法是通过更换新管来进行的，然而更换管子既费时又昂贵。为了解决腐蚀失效问题同时又要达到节能的效果，工作人员积极制定了各种方案并进行可行性分析研究。根据失效腐蚀的部位，针对管内失效及管外失效，常用的方法有两种，即非表面防护法和表面防护法。非表面防护法主要有：采用低氧燃烧技术；确保水质；合理配风；避免出现受热面壁温局部过热；加添加剂；控制合理的炉腾出口烟温；对受热面的设计布置合理，以避开高烟温区和高壁温的出现。非表面防护法中保证水质是目前较为常用的方法。
3 结语
高温腐蚀和磨损一直是电厂锅炉水冷壁普遍存在问题，给生产带来危害极大。有本文对电厂锅炉水冷壁管泄漏原因的调查和分析，从找出导致水冷壁管爆管的原因，借鉴国内同类事件的经验，提出防护节能的对策。
参考文献：
[1]陳红菊.表面技术在电站锅炉四管”防蚀、防磨中的应用[J].电力建设，1988.7
[2]郭巍.电厂煤粉锅炉水冷壁管爆管分析与防护措施研究[D].华东理工大学硕士论文2014.
作者简介：
纪磊（1986.9）男，东北电力大学，大专，火电厂集控运行专业，主要从事电气专业管理工作。
关键词：锅炉水冷壁管；失效
水冷壁管是敷设在锅炉内部的由许多并联管子组合而形成的蒸发受热面。水冷壁管的主要作用在于吸收炉膛内火焰和高温烟气的敷设的热量，并在管内产生蒸汽和热水，从而降低炉墙的温度，进而达到保护炉墙的目的。
1 水冷壁管的作用及分类
1.1 水冷壁管的作用
水冷壁管在锅炉中主要起着吸收锅炉燃烧室内火焰高温敷设的热量，使进入水冷壁的水蒸汽气化成饱和蒸汽，水冷壁可使炉腔出口温度下降到灰的软化温度一下，以防止炉灰结焦吸收炉内热量，这对减轻炉内和炉口结渣都是有利的。此外，水冷壁管式四周敷设，将燃烧室与炉墙隔开，起到了防止炉墙烧毁，保炉墙的功能。同时也减轻了炉墙结焦和结焦的危害。最后，水冷壁采用了讲话炉墙的结构，降低了锅炉钢材的消耗量，是的锅炉安装便利，优速水冷壁传热效果良好，也为节能减排做出了贡献，因此，水冷壁是现代锅炉的重要组成部分。
1.2水冷壁管分类
水冷壁管按照结构形式可以分为以下几种类型，包括光管式水冷壁、鳞片管膜式水冷壁、带销钉的膜式水冷壁管和双面露光水冷壁等。①光管式水冷壁：光管式水冷壁管由一般的锅炉钢管组成，一般贴近炉膛四壁，平行垂直布置，管子排列的越敏，吸热效果越好，对炉墙的保护效果也越好。但是这种水冷壁锅炉在运行时，泄灰比较严重，对环境的污染也是很大的，目前这种水冷壁管已经很少被使用了。②鳞片管膜式水冷壁是将鳞片管（或扁钢与光管）焊接在一起，组成一块管屏，这种水冷壁管具有气密性好、透风少、炉膛可采用正压燃烧的优点。此外这种管屏的外侧只需要覆盖较薄的保温材料，因此可以大大减少炉墙材料的消耗和重量，进而减少放结构和地接的材料成本，因为结构较轻，施工上也有很大的便利。膜式水冷壁设计炉腾高温烟气与炉墙不直接接触，有利于防止结渣，而且管屏可在制造厂成片预制，便于工地安装，因此在火电厂锅炉中得到了广泛应用。③带销钉的膜式水冷壁管：销钉的膜式水冷壁管上方有销钉，销钉上敷有耐火填料，可减少水冷壁吸热，使炉腾中该部位炉温增髙以便燃料迅速着火和稳定燃烧并能保持髙温。带销钉的水冷壁管一般应用于旋风炉，液态排澄炉和炉膛卫燃带。④双面露光水冷壁，主要应用在大型锅炉中，这种水冷壁管两面都可以吸收火焰敷设的热量，因此比一般布置的水冷壁管吸热高。
2 水冷壁管的失效模式及失效防护
2.1水冷壁管的失效模式
锅炉在运行过程中，燃烧室内烟气的温度非常高，水冷壁管在西周吸收热量，水冷壁受热量敷设和烟气对流作用，这种受热方式必然会导致水冷壁运行一段时候后会产生失效。依据失效的位置不同，水冷壁的失效分为管内失效和管外失效。一般向火侧腐蚀和煤粉冲刷称为管外失效，而由于短时过热和长时过热及酸碱腐蚀等引起的称为管内失效。① 水冷壁香火侧的腐蚀，水冷壁向火侧腐蚀引起的锅炉故障是因为炉管外边面的金属遭受损耗，即管壁减薄所致。水冷壁向火侧腐蚀也被称为“还原气氛”腐蚀。水冷壁向火侧的腐蚀经常发生在不完全燃烧中形成的一氧化碳还原气氛中，并且未经过燃烧的煤粉颗粒飞翔炉管的表面。未经过完全燃烧的煤粉颗粒飞翔炉管表面，释放出的挥发物和氯化物会对金属产生硫化作用，进而加速管壁腐蚀。②管壁外表面的冲刷磨损：管壁外表面的冲刷磨损主要是煤粉颗粒及飞灰的冲刷，致使管壁外表面减薄，发生爆管，这也与煤质成分有着很大的关系。如果原煤质量下降，挥发分和热量降低，则锅炉燃烧量就会增加，为了增加磨煤机的出力，需要增粗煤粉，这样一二次风吹入炉膛的煤粉颗粒就会增加，这样对喷燃器出口的水冷壁管冲刷就会严重。如果燃烧调整不良，燃烧切圆发生倾斜，就会导致峰粉加大冲蚀水冷壁管的力度。长时间的冲刷，会导致水冷壁管管壁变薄，到了一定的限度，就会增大锅炉负荷，发生管道爆裂。此外，由于派生的原因，产生的冲刷，如漏汽对管子的冲刷。从渗漏的管子中漏出的蒸汽会夹带飞灰高速射向邻近的管子造成磨损。这个现场称为冲刷磨损或汽割。溢出的蒸汽本身并不造成磨损，只是它加快了飞灰粒子的速度，高到足以引起管道的磨损，使受磨的管壁变薄。起因于另一较早故障管子泄漏引起的磨损形式，在锅炉内的任何地点都有可能发生。因此锅炉管子带着小的渗漏运行，对邻近的管子冲刷，将会造成更为严重的故障。③短时过热：“短时过热”这个词常被错用，其恰当的含意是管子在高于其材质的设计温度，并在足以造成应力断裂损坏的时间数的情况下工作。此吋问数是一个十分重要的因素，以此来划分损坏的性质类别，即“短时过热”破裂或“长时过热”破裂。短时过热损坏都是从一些异常情况开始发展而形成的，例如冷却工质中断，或锅炉烟气超温等，这些异常情况通常是由下列条件引起的。④长时过热：长时过热爆管的主要原因在于高温蠕变所致，水冷壁管在锅低负荷运行时，也同样存在爆管的隐患。在运行，过程中，一旦发现这种现象，应立即停止运行。如果不能及时发现并消除会在锅炉负荷改变时，发生爆管现象。给企业造成的损失和影响巨大。这种失效的发生多与锅炉设计制造有关，在运行中一般不会出现这种失效的原因。⑤酸碱腐蚀当水冷壁管内有沉积物或水渣时，这些沉积物也容易引起水冷壁管的腐蚀，这种腐蚀叫酸碱腐蚀、这些物质破坏了水冷壁管的金属保护膜，从而对金属造成了腐蚀。通常情况下，PH值越低，金属的腐蚀就越严重，当水中含有溶解氧时，会对腐蚀的程度增大。PH值很低时，腐烛速度会随着值降低而迅速增加。而随着值的增加，腐烛速度则会降低，当值接近时，腐烛速度就很小了。但是当值大于时，水冷壁管液体的相对碱度大于，当锅炉在此条件下运行时，金属容易产生碱性腐烛，又称苟性脆化。碱性腐蚀的发生要满足一定的条件，首先水冷壁管中要有一定游离的碱，水冷壁管内表面有易发生局部浓缩的地方，水冷壁就会发生腐蚀。
2.2水冷壁管的失效防护
电厂燃煤锅炉水冷壁管因各种失效导致的爆管时有发生，电厂传统的解决方法是通过更换新管来进行的，然而更换管子既费时又昂贵。为了解决腐蚀失效问题同时又要达到节能的效果，工作人员积极制定了各种方案并进行可行性分析研究。根据失效腐蚀的部位，针对管内失效及管外失效，常用的方法有两种，即非表面防护法和表面防护法。非表面防护法主要有：采用低氧燃烧技术；确保水质；合理配风；避免出现受热面壁温局部过热；加添加剂；控制合理的炉腾出口烟温；对受热面的设计布置合理，以避开高烟温区和高壁温的出现。非表面防护法中保证水质是目前较为常用的方法。
3 结语
高温腐蚀和磨损一直是电厂锅炉水冷壁普遍存在问题，给生产带来危害极大。有本文对电厂锅炉水冷壁管泄漏原因的调查和分析，从找出导致水冷壁管爆管的原因，借鉴国内同类事件的经验，提出防护节能的对策。
参考文献：
[1]陳红菊.表面技术在电站锅炉四管”防蚀、防磨中的应用[J].电力建设，1988.7
[2]郭巍.电厂煤粉锅炉水冷壁管爆管分析与防护措施研究[D].华东理工大学硕士论文2014.
作者简介：
纪磊（1986.9）男，东北电力大学，大专，火电厂集控运行专业，主要从事电气专业管理工作。