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摘要：火力发电厂中锅炉“四管”是重要设备之一，锅炉“四管”的安全稳定运行，与发电机组的安全稳定经济运行是密不可分的。火电机组一旦发生锅炉“四管”泄漏就只有强迫停炉，进行抢修，严重影响火力发电厂的正常生产，造成巨大的经济损失。简要分析了锅炉“四管”泄漏的原因，对新建火力发电厂锅炉安装过程中应注意的事项进行了阐述，提出了防止锅炉“四管”泄漏的综合技术措施。
关键词：锅炉；“四管”泄漏；火力发电厂
作者简介：刘宇卿（1976-），男，北京人，石家庄良村热电有限公司发电运行部，工程师；胡卫华（1977-），男，河北石家庄人，石家庄良村热电有限公司发电运行部，助理工程师。（河北 石家庄 050000）
中图分类号：F273 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）03- 0076-02
所谓锅炉“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，它们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、侵蚀和磨损的环境作用，在水与火之间进行调和，是矛盾集中的所在，所以很容易发生失效和泄漏。据统计，我国大中型火力发电厂中，锅炉事故约占全厂总事故的70 %左右，而“四管”泄漏在众多锅炉事故中出现最多，约占锅炉事故的60 %～70 %。因此对于锅炉“四管”发生泄漏以后的参数变化规律的掌握就显得尤为重要。
一、锅炉“四管”泄漏实例
1.200MW锅炉对流过热器泄漏引起停运
2008年5月25日，某电厂＃5锅炉“四管”泄漏监测装置声波幅值曲线上升，就地检查第5、7点处异音明显，初步判断为过热器泄漏。机组解列停机消缺，经检查发现＃5锅炉对流过热器东数第70排，迎火侧外二圈下弯头斜下方存在一处50×2mm纵向裂纹。裂纹呈粗糙脆性断口，断口较小，管壁减薄不多，管子胀粗不明显，裂纹附近有较厚的氧化铁层，有密集的纵向裂纹；东数第69排迎火侧外一圈下弯头被冲刷泄漏，并将第70排迎火侧外一圈冲刷过热变色，见图1。
2.锅炉低温再热器吊挂管泄漏引起停运
2008年6月27日，检查发现锅炉24m右侧低在下组烟道内有异音，并有少量蒸汽冒出。机组运行参数无明显异常，补水量无明显增加，初步判断为低温再热器泄漏。22时25分，机组与系统解列停运。经检查发现低温再热器下组前吊挂管右数第四根距离低温再热器100mm处焊口泄漏（图2），吹损低温再热器下组右数第八排自下向上数第一根低温再热器管（图3）。
3.锅炉水冷壁泄漏引起停运
2008年7月19日，某电厂运行人员发现锅炉汽水分离器A/B/C/D进出水管外保温罩滴水，就地检查听到锅炉大包箱有明显异音，经检修确认锅炉大包箱内水冷壁#4角处泄漏，机组与系统解列停运（见图4、图5）。
4.锅炉包覆过热器、低温再热器泄漏停运
2008年7月26日，某电厂运行人员发现＃4机组补水流量不正常增大，蒸发量与给水量不符，就地检查发现A侧前包覆进口集箱处有泄漏声。经确认，锅炉42米处A侧前包覆墙进入中隔墙包覆过热器管道泄漏（见图6），泄漏量较大且补水流量有增大趋势。为防止漏点扩大造成相邻管屏大面积吹损，申请停机消缺。
5.锅炉水冷壁泄漏引起炉膛压力高保护动作，机组停运
2008年9月8日，某厂＃1锅炉六层西南角爆管，炉膛压力变为正压，炉膛压力高保护动作，机组跳闸与系统解列。拆除一级再热器出口联箱上部保温后，检查发现水冷壁自西数第34根至62根管爆口断裂（见图7），其上部一级再热器出口穿墙管密封墙盒上盖板张开，水冷壁爆口边缘有减薄迹象。同时在密封盒内部存在不同程度的腐蚀坑，一级再热器穿墙管排存在被汽水吹蚀的痕迹（见图8），由此判定水冷壁爆口为原始泄漏点。
二、“四管”泄漏主要原因分析
引发锅炉爆管的原因比较复杂，依据缺陷产生时间的先后顺序可分为设计缺陷、材料缺陷、制造缺陷、安装缺陷和运行与维护不当等原因，分析如下。
1.管子制造 、安装 、检修焊接的质量是锅炉“四管”爆漏的首要原因
锅炉管在长期高温下运行，材料会存在组织结构变化、元素迁移等现象而使其性能逐渐劣化失效。安装、检修焊接质量问题造成焊接部位产生应力集中和接头机械性能下降等，如焊口咬边、未焊透、夹渣、气孔等，致使焊口处成为薄弱部位而造成爆管。
2.磨损是锅炉“四管”泄漏的主要原因之一
水冷壁磨损一般容易发生在风、油、煤粉入口附近以及吹灰器附件管子上，由于风或煤粉的吹损而使水冷壁局部减薄。低温再热器、省煤器泄漏主要发生部位为烟气走廊形成的位置，即与炉墙紧挨部位、紧挨包墙的部位以及与中隔墙相邻的部位。由于这些部位与侧墙间隙较大及炉墙漏风问题，易形成烟气走廊，从而产生局部磨损。引起磨损的原因有：防磨护瓦脱落；局部烟速过高；实际燃用煤质的变化；机械磨损。
3.管子的超温运行也是锅炉“四管”泄漏的重要原因
在役锅炉发生长期或短期超温爆管的原因主要有运行超温和异物堵塞造成的超温两种。运行超温通常是结构设计、运行控制等造成的，随着运行水平及自动控制水平的提高，运行中造成的长期或短期超温爆管已经比较少见，而异物堵塞造成的长期或短期超温爆管比较突出。锅炉在运行过程中，联箱、管道内的工艺件、结构件（减温器内的垫条、联箱内的隔板等、汽包内附件以及汽轮机管路内分附件）在长期高温、高应力和振动等情况下脱落或破裂，并进入联箱内造成管孔堵塞（见图9）。
4.腐蚀
锅炉“四管”腐蚀一般有水或汽侧腐蚀、烟气侧腐蚀两种，其中水或汽侧腐蚀有水蒸气氧化腐蚀、垢下腐蚀（氢腐蚀、碱腐蚀、介质浓缩腐蚀）、氧腐蚀等；烟气侧发生的高温腐蚀主要为硫腐蚀、氯腐蚀以及钒腐蚀等。
通常情况下，锅炉水冷壁容易发生结垢、硫腐蚀等问题；过热器容易在热负荷高的部位发生因烟气侧积灰而产生外部飞灰熔融物腐蚀、内部介质腐蚀等问题。尤其在奥氏体不锈钢弯头部位，在内、外部腐蚀介质作用下，弯头部位材料性能降低、附加应力增加，容易产生应力腐蚀裂纹。
5.运行环境的影响也使锅炉“四管”易泄漏
（1）机组的频繁启停、负荷率低，造成机组炉管和焊口金属疲劳，增加锅炉的爆漏几率；
（2）停炉后快速冷却的影响，有些虽然现在还没有显出来，但也给锅炉“四管”泄漏留下了隐患。
6.检修工艺的影响
检修工艺的好坏也是影响锅炉“四管”泄漏的一个重要因素。以下两项不可忽视：一是强化焊接质量管理，焊接时严格执行焊接工艺，受监承压部件更换焊口进行100%探伤检测；二是严格按《火力发电厂金属技术监督规程 》进行检修。
7.其他原因
（1）投运年限过长，管子已达使用寿命。
（2）管子本身存在的缺陷引起锅炉“四管”爆管泄漏。
三、“四管”泄漏事故的预防措施
针对“四管”泄漏产生的不同原因，可以采取有针对性的预防措施。
1.在安装过程中采取的措施
对设计、管材、制造和安装中常见的缺陷进行系统的分析，是有效预防爆管的前提条件。更重要的是，在安装工作中，应该采取积极有效的措施处理各种缺陷。
（1）在施工初期组织现场技术人员详细审查图纸，做好、做细施工图纸会审工作，对确认的设计问题应及时反馈到设计单位，并跟踪问题的解决。
（2）设备到场后做细致、严格、周密的检查工作，对发现的金属冶金缺陷，及时反馈到甲方、监理、厂家，共同协商补救措施，对不合格的产品做退货处理。
（3）在整个基建期间，应将监造、监理、技术监督、安装过程中发现的问题及时收集、整理、归档，建立通畅的信息通道，建立起准确完整的机组设备台账，为领导决策提供依据，同时也为机组投产后提供准确的设备状况信息，防止信息遗漏或决策失误。
2.运行过程中，针对锅炉“四管”泄漏应采取的有效预防措施
（1）严格控制锅炉参数和各受热面壁温在允许范围内，防止超温、超压、满水等事故的发生。锅炉启停严格按照启停曲线进行。锅炉变工况运行时应加强监视和调整，防止参数大幅变化及管壁超温。
（2）锅炉启动及停炉冷却后按照规定记录各联箱及膨胀指示器指示，监视各部位膨胀及收缩情况。
（3）加强锅炉汽水系统的监视，尽力保证汽水品质合格，发现汽水品质不良时应及时查明原因并处理，汽水品质严重恶化危及设备运行时应采取紧急措施直至停炉。
（4）加强对锅炉的燃烧调整，合理配风，防止火焰偏斜、贴壁，燃烧器的投停注意对称、均匀，减小热偏差，防止受热面超温。
（5）及时吹灰，防止锅炉结渣，避免形成大的渣块掉落砸坏水冷壁。
（6）对水冷壁、过热器、再热器等受热面加强监视，发现超温及时分析原因并进行处理。
3.充分利用先进科学技术也可以降低“四管”泄漏的发生几率
（1）锅炉炉管泄漏自动报警装置。锅炉炉管泄漏自动报警装置集锅炉、声学、电子、计算机、机械等多学科技术于一体，通过增强型传感器来获取锅炉内炉管泄漏的噪声信号，在消除锅炉运行的各种复杂噪声干扰的基础上，利用计算机技术，通过快速傅里叶变换（FFT）进行声谱分析，实现对锅炉炉管泄漏的早期测报，并判断出泄漏的区域位置及泄漏程度，使运行人员及时采取防护措施，防止事故扩大，缩短抢修时间，减少经济损失。
（2）在高温受热面管子壁面金属中预埋热电偶。这样能够测得不同高度的管子壁面金属的真实温度，并且可以长期运行，为运行人员的操作提供了准确、可靠的依据，从而有效防止了超温运行现象。
（3）耐磨抗蚀涂料的应用。在省煤器、尾部竖井中的水平过热器和再热器上刷涂耐磨抗蚀涂料以抵抗飞灰磨损也是近年来发展应用的一种管子表面预处理方法。该工艺的主要缺陷是不能应用于高温受热面，不能长期承受温度的反复变化和高温差，所以一般使用寿命较短，但其抗磨损性能比较好，在省煤器受热面上的应用效果比较理想。
（4）水冷壁管的热浸铝技术应用。经过热浸铝的管壁表面可以形成连续致密的氧化铝涂层，中层是厚度为0.1～0.24mm 的铝铁合金层及渗铝固溶体，具有良好的抗腐蚀性能，其寿命比普通水冷壁管提高4倍以上。其现场应用的唯一缺点是，由于渗铝后金属的可焊性变差，鳍片密封时焊缝易裂，不利于保持炉膛的整体密封性能。若能解决此问题，渗铝管的广泛应用对于防止水冷壁的高温腐蚀将具有良好的效果。
四、结束语
在火力发电机组安全生产过程中，锅炉设备的安全运行起着不可忽视的作用。由于锅炉“四管”泄漏和爆管事故必须停炉消缺，所以锅炉“四管”安全运行与否是整个火力发电安全生产的重中之重。本文对引发锅炉“四管”泄漏的原因进行了系统分析，并提出了一系列预防措施，供广大同行探讨。
参考文献：
[1]王家璇.电厂热力设备及其运行[M].北京:中国电力出版社,1997.
[2]华东电业管理局.锅炉运行技术问答[M].北京:中国电力出版社,1997.
[3]河北省特种设备协会.火力发电厂司炉培训教材[Z].
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：锅炉；“四管”泄漏；火力发电厂
作者简介：刘宇卿（1976-），男，北京人，石家庄良村热电有限公司发电运行部，工程师；胡卫华（1977-），男，河北石家庄人，石家庄良村热电有限公司发电运行部，助理工程师。（河北 石家庄 050000）
中图分类号：F273 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）03- 0076-02
所谓锅炉“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，它们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、侵蚀和磨损的环境作用，在水与火之间进行调和，是矛盾集中的所在，所以很容易发生失效和泄漏。据统计，我国大中型火力发电厂中，锅炉事故约占全厂总事故的70 %左右，而“四管”泄漏在众多锅炉事故中出现最多，约占锅炉事故的60 %～70 %。因此对于锅炉“四管”发生泄漏以后的参数变化规律的掌握就显得尤为重要。
一、锅炉“四管”泄漏实例
1.200MW锅炉对流过热器泄漏引起停运
2008年5月25日，某电厂＃5锅炉“四管”泄漏监测装置声波幅值曲线上升，就地检查第5、7点处异音明显，初步判断为过热器泄漏。机组解列停机消缺，经检查发现＃5锅炉对流过热器东数第70排，迎火侧外二圈下弯头斜下方存在一处50×2mm纵向裂纹。裂纹呈粗糙脆性断口，断口较小，管壁减薄不多，管子胀粗不明显，裂纹附近有较厚的氧化铁层，有密集的纵向裂纹；东数第69排迎火侧外一圈下弯头被冲刷泄漏，并将第70排迎火侧外一圈冲刷过热变色，见图1。
2.锅炉低温再热器吊挂管泄漏引起停运
2008年6月27日，检查发现锅炉24m右侧低在下组烟道内有异音，并有少量蒸汽冒出。机组运行参数无明显异常，补水量无明显增加，初步判断为低温再热器泄漏。22时25分，机组与系统解列停运。经检查发现低温再热器下组前吊挂管右数第四根距离低温再热器100mm处焊口泄漏（图2），吹损低温再热器下组右数第八排自下向上数第一根低温再热器管（图3）。
3.锅炉水冷壁泄漏引起停运
2008年7月19日，某电厂运行人员发现锅炉汽水分离器A/B/C/D进出水管外保温罩滴水，就地检查听到锅炉大包箱有明显异音，经检修确认锅炉大包箱内水冷壁#4角处泄漏，机组与系统解列停运（见图4、图5）。
4.锅炉包覆过热器、低温再热器泄漏停运
2008年7月26日，某电厂运行人员发现＃4机组补水流量不正常增大，蒸发量与给水量不符，就地检查发现A侧前包覆进口集箱处有泄漏声。经确认，锅炉42米处A侧前包覆墙进入中隔墙包覆过热器管道泄漏（见图6），泄漏量较大且补水流量有增大趋势。为防止漏点扩大造成相邻管屏大面积吹损，申请停机消缺。
5.锅炉水冷壁泄漏引起炉膛压力高保护动作，机组停运
2008年9月8日，某厂＃1锅炉六层西南角爆管，炉膛压力变为正压，炉膛压力高保护动作，机组跳闸与系统解列。拆除一级再热器出口联箱上部保温后，检查发现水冷壁自西数第34根至62根管爆口断裂（见图7），其上部一级再热器出口穿墙管密封墙盒上盖板张开，水冷壁爆口边缘有减薄迹象。同时在密封盒内部存在不同程度的腐蚀坑，一级再热器穿墙管排存在被汽水吹蚀的痕迹（见图8），由此判定水冷壁爆口为原始泄漏点。
二、“四管”泄漏主要原因分析
引发锅炉爆管的原因比较复杂，依据缺陷产生时间的先后顺序可分为设计缺陷、材料缺陷、制造缺陷、安装缺陷和运行与维护不当等原因，分析如下。
1.管子制造 、安装 、检修焊接的质量是锅炉“四管”爆漏的首要原因
锅炉管在长期高温下运行，材料会存在组织结构变化、元素迁移等现象而使其性能逐渐劣化失效。安装、检修焊接质量问题造成焊接部位产生应力集中和接头机械性能下降等，如焊口咬边、未焊透、夹渣、气孔等，致使焊口处成为薄弱部位而造成爆管。
2.磨损是锅炉“四管”泄漏的主要原因之一
水冷壁磨损一般容易发生在风、油、煤粉入口附近以及吹灰器附件管子上，由于风或煤粉的吹损而使水冷壁局部减薄。低温再热器、省煤器泄漏主要发生部位为烟气走廊形成的位置，即与炉墙紧挨部位、紧挨包墙的部位以及与中隔墙相邻的部位。由于这些部位与侧墙间隙较大及炉墙漏风问题，易形成烟气走廊，从而产生局部磨损。引起磨损的原因有：防磨护瓦脱落；局部烟速过高；实际燃用煤质的变化；机械磨损。
3.管子的超温运行也是锅炉“四管”泄漏的重要原因
在役锅炉发生长期或短期超温爆管的原因主要有运行超温和异物堵塞造成的超温两种。运行超温通常是结构设计、运行控制等造成的，随着运行水平及自动控制水平的提高，运行中造成的长期或短期超温爆管已经比较少见，而异物堵塞造成的长期或短期超温爆管比较突出。锅炉在运行过程中，联箱、管道内的工艺件、结构件（减温器内的垫条、联箱内的隔板等、汽包内附件以及汽轮机管路内分附件）在长期高温、高应力和振动等情况下脱落或破裂，并进入联箱内造成管孔堵塞（见图9）。
4.腐蚀
锅炉“四管”腐蚀一般有水或汽侧腐蚀、烟气侧腐蚀两种，其中水或汽侧腐蚀有水蒸气氧化腐蚀、垢下腐蚀（氢腐蚀、碱腐蚀、介质浓缩腐蚀）、氧腐蚀等；烟气侧发生的高温腐蚀主要为硫腐蚀、氯腐蚀以及钒腐蚀等。
通常情况下，锅炉水冷壁容易发生结垢、硫腐蚀等问题；过热器容易在热负荷高的部位发生因烟气侧积灰而产生外部飞灰熔融物腐蚀、内部介质腐蚀等问题。尤其在奥氏体不锈钢弯头部位，在内、外部腐蚀介质作用下，弯头部位材料性能降低、附加应力增加，容易产生应力腐蚀裂纹。
5.运行环境的影响也使锅炉“四管”易泄漏
（1）机组的频繁启停、负荷率低，造成机组炉管和焊口金属疲劳，增加锅炉的爆漏几率；
（2）停炉后快速冷却的影响，有些虽然现在还没有显出来，但也给锅炉“四管”泄漏留下了隐患。
6.检修工艺的影响
检修工艺的好坏也是影响锅炉“四管”泄漏的一个重要因素。以下两项不可忽视：一是强化焊接质量管理，焊接时严格执行焊接工艺，受监承压部件更换焊口进行100%探伤检测；二是严格按《火力发电厂金属技术监督规程 》进行检修。
7.其他原因
（1）投运年限过长，管子已达使用寿命。
（2）管子本身存在的缺陷引起锅炉“四管”爆管泄漏。
三、“四管”泄漏事故的预防措施
针对“四管”泄漏产生的不同原因，可以采取有针对性的预防措施。
1.在安装过程中采取的措施
对设计、管材、制造和安装中常见的缺陷进行系统的分析，是有效预防爆管的前提条件。更重要的是，在安装工作中，应该采取积极有效的措施处理各种缺陷。
（1）在施工初期组织现场技术人员详细审查图纸，做好、做细施工图纸会审工作，对确认的设计问题应及时反馈到设计单位，并跟踪问题的解决。
（2）设备到场后做细致、严格、周密的检查工作，对发现的金属冶金缺陷，及时反馈到甲方、监理、厂家，共同协商补救措施，对不合格的产品做退货处理。
（3）在整个基建期间，应将监造、监理、技术监督、安装过程中发现的问题及时收集、整理、归档，建立通畅的信息通道，建立起准确完整的机组设备台账，为领导决策提供依据，同时也为机组投产后提供准确的设备状况信息，防止信息遗漏或决策失误。
2.运行过程中，针对锅炉“四管”泄漏应采取的有效预防措施
（1）严格控制锅炉参数和各受热面壁温在允许范围内，防止超温、超压、满水等事故的发生。锅炉启停严格按照启停曲线进行。锅炉变工况运行时应加强监视和调整，防止参数大幅变化及管壁超温。
（2）锅炉启动及停炉冷却后按照规定记录各联箱及膨胀指示器指示，监视各部位膨胀及收缩情况。
（3）加强锅炉汽水系统的监视，尽力保证汽水品质合格，发现汽水品质不良时应及时查明原因并处理，汽水品质严重恶化危及设备运行时应采取紧急措施直至停炉。
（4）加强对锅炉的燃烧调整，合理配风，防止火焰偏斜、贴壁，燃烧器的投停注意对称、均匀，减小热偏差，防止受热面超温。
（5）及时吹灰，防止锅炉结渣，避免形成大的渣块掉落砸坏水冷壁。
（6）对水冷壁、过热器、再热器等受热面加强监视，发现超温及时分析原因并进行处理。
3.充分利用先进科学技术也可以降低“四管”泄漏的发生几率
（1）锅炉炉管泄漏自动报警装置。锅炉炉管泄漏自动报警装置集锅炉、声学、电子、计算机、机械等多学科技术于一体，通过增强型传感器来获取锅炉内炉管泄漏的噪声信号，在消除锅炉运行的各种复杂噪声干扰的基础上，利用计算机技术，通过快速傅里叶变换（FFT）进行声谱分析，实现对锅炉炉管泄漏的早期测报，并判断出泄漏的区域位置及泄漏程度，使运行人员及时采取防护措施，防止事故扩大，缩短抢修时间，减少经济损失。
（2）在高温受热面管子壁面金属中预埋热电偶。这样能够测得不同高度的管子壁面金属的真实温度，并且可以长期运行，为运行人员的操作提供了准确、可靠的依据，从而有效防止了超温运行现象。
（3）耐磨抗蚀涂料的应用。在省煤器、尾部竖井中的水平过热器和再热器上刷涂耐磨抗蚀涂料以抵抗飞灰磨损也是近年来发展应用的一种管子表面预处理方法。该工艺的主要缺陷是不能应用于高温受热面，不能长期承受温度的反复变化和高温差，所以一般使用寿命较短，但其抗磨损性能比较好，在省煤器受热面上的应用效果比较理想。
（4）水冷壁管的热浸铝技术应用。经过热浸铝的管壁表面可以形成连续致密的氧化铝涂层，中层是厚度为0.1～0.24mm 的铝铁合金层及渗铝固溶体，具有良好的抗腐蚀性能，其寿命比普通水冷壁管提高4倍以上。其现场应用的唯一缺点是，由于渗铝后金属的可焊性变差，鳍片密封时焊缝易裂，不利于保持炉膛的整体密封性能。若能解决此问题，渗铝管的广泛应用对于防止水冷壁的高温腐蚀将具有良好的效果。
四、结束语
在火力发电机组安全生产过程中，锅炉设备的安全运行起着不可忽视的作用。由于锅炉“四管”泄漏和爆管事故必须停炉消缺，所以锅炉“四管”安全运行与否是整个火力发电安全生产的重中之重。本文对引发锅炉“四管”泄漏的原因进行了系统分析，并提出了一系列预防措施，供广大同行探讨。
参考文献：
[1]王家璇.电厂热力设备及其运行[M].北京:中国电力出版社,1997.
[2]华东电业管理局.锅炉运行技术问答[M].北京:中国电力出版社,1997.
[3]河北省特种设备协会.火力发电厂司炉培训教材[Z].
（责任编辑：麻剑飞）