论文部分内容阅读
摘要：锅炉过热器是锅炉重要的功能结构，随着电厂规模的扩大，锅炉结构出现了大型化和复杂化的特征，导致锅炉过热器在维护不力的情况下，会出现严重问题。本研究立足于电厂锅炉维护工作的实际，对锅炉过热器爆漏的原因进行了归类和分析，提供了锅炉过热器维护的措施。
关键词：锅炉过热器；爆漏原因；统计分析；预防措施
我国经济的不断发展，使得电力工业建设的发展也相当迅速，各种类型的火电站随之涌现，且火电站的功率不断提高。这对相应设备提出了更高的要求，因而导致了锅炉的结构与运行变得更加复杂，使得并联管的内部流量与吸热之间形成差异。基于过热器的爆漏事故频繁发生。通过相关资料整理出锅炉过热器爆漏事故案件，对事故的原因进行统计分析，找出引起过热器爆漏的最直接原因，并从问题的根源进行对策分析，期望能为相关电厂的安全经济运行提供一定的理论依据。
一、过热器爆管原因的统计分析
造成过热器爆漏的直接原因可分为超温、磨损、腐蚀和焊接缺陷，超温又有长期超温和短期超温之分。在对过热器爆漏事故进行统计时，不仅考虑造成爆漏的直接原因，还将引发爆漏的根本原因进行统计，以便从根本上查找事故根源，提出解决方案。
（一）过热器爆漏的直接原因
1.长期超温
长期超温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，长期超温使得管子的使用寿命便短于设计使用寿命。超温程度越高，寿命越短。当超温达到一定程度就会造成管子瞬间失效而爆管。锅炉长期超温导致爆管事故的现象最为普遍，占爆管事故的55.3%。
2.短期超温
短期超温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，发生胀粗和爆管现象。
3.腐蚀
造成过热器管子腐蚀失效的情况有多种：应力腐蚀、氧化腐蚀、高温腐蚀等。应力腐蚀破口为脆性形貌，裂纹具有树枝状的分叉特点，裂纹从腐蚀处产生，裂源较多，破口上可能会有腐蚀介质和腐蚀产物。氧化腐蚀在过热器的管内壁产生点状或坑状腐蚀，典型的腐蚀形状为贝壳状，腐蚀产物为黑色磁性氧化铁，与金属结合牢固，停炉时，腐蚀的产物为砖红色氧化铁，容易脱落，腐蚀坑沿管轴方向发展，裂纹是横断面开裂。
4.磨损
磨损包括：飞灰磨损、落渣磨损、吹灰磨损和煤粒磨损。磨损爆管的破口处管壁减薄，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。
5.焊接缺陷
由于焊缝未焊透、异种金属焊接界面断裂失效等是常见的焊接缺陷引起的泄漏。事实上造成过热器爆管的直接原因往往相互作用并加速了爆管事故的发生。
（二）锅炉过热器爆管的根本原因分析
1.设计不合理
从统计数据上看，由于设计不合理造成的过热器爆管事故所占比例较低，因为目前的锅炉技术已经比较成熟，出现严重的设计错误的现象比较少见。另外，由于锅炉安装后，建设单位更多的考虑通过调整运行工况来改变过热器的超温和磨损现象，也造成统计上设计缺陷的比例较低。但由于设计不合理造成气流分配不均、喷水减温器容量不够、喷水减温器设计不合理等现象尚有存在。
2.制造、安装及检修质量
（1）管内异物堵塞。在过热器的制造、安装、检修过程中，管内会出现焊瘤、焊渣、銹垢、铁屑、检修工具等杂物，若未能及时发现，异物积存导致蒸气堵塞引起超温爆管。（2）焊接缺陷。焊接缺陷造成锅炉在运行中应力集中，尤其是焊接裂纹扩展，在运行中发生爆管事故；异种钢材的焊接处理不当也容易在运行中出现爆管事故。（3）安装检修失误。过热器是由许多管子通过各种排列组成，在管子安装施工过程中如未严格按照图纸要求施工，使管子排列、固定和膨胀间隙出现问题，造成局部管子受热不均，或遭受烟气磨损而爆管。（4）管材缺陷。钢材质量差，存在杂质含量高、分层、夹渣等缺陷，运行时受温度和应力影响缺陷扩大而爆管。在锅炉的制造、维修过程中用错钢材，也会使得低品质钢材在运行中爆破。
3.运行管理
（1）氧化腐蚀，氧化皮脱落。（2）烟气磨损腐蚀。（3）减温调节不当。（4）锅炉负荷多变。（5）蒸气品质不良，引起管内结垢严重。（6）煤种的差异。（7）温度显示偏差。
二、预防锅炉过热器爆漏的措施
对于锅炉过热器的管爆事故的预防，需要从事故发生的根本原因入手，通过避免其发生的原因来达到减少锅炉管爆事故发生的概率。以下将会从锅炉的设计、制造安装工艺质量和运行管理方面提出相应的预防措施。
（一）合理设计
合理的设计主要是指通过对锅炉运行过程中的各种因素进行综合考虑，来实现其安全经济运行。因此，在锅炉的设计过程中，应首先选用纯熟的技术，加上对锅炉运作过程中的各种因素进行合理的模拟计算，如间歇过程中的热胀冷缩、锅炉内部气流分布、腐蚀情况等，这样才能实现最合理的设计。
（二）严格控制制造安装工艺
对于制造安装工艺的合理控制，可以实现锅炉的最理想化状况。①应仔细考虑管材的选用。同时，在安装过程中应注意焊接质量，确保没有漏焊以及焊接不牢的地方。②安装过程应根据实际设计来严格实施。③设置相应的质量验收部门。只有这样做，才能最大程度地降低安装质量所导致的管爆事故的发生。
（三）加强锅炉运行管理
选用最佳的燃烧工况，可以有效地降低烟气的形成，从而减弱灰粒与管壁之间的碰撞，减小管壁的磨损。与此同时，加设炉内除尘装置以降低灰粒的碰撞作用。当然，选用合适的煤种、减小燃煤的细度也可以有效减少灰粒的产生，到达降低磨损的效果。在工作结束后，及时对锅炉内部进行清洁与养护，也可以减弱管道内部的腐蚀，有效延长其使用寿命。对锅炉相关操作人员进行定时培训，提高他们的综合操作水平，增强操作熟练度，这样可以大大减小由于操作失误所导致的事故发生。改进锅炉自身的设计结构，使得锅炉的一些指示仪器更加准确，这样可以更加方便地了解锅炉内部的运行状况，有效减少管爆事故发生。然而，指示仪器作为一种精密仪器，其周围条件的影响又不可避免，这给结构设计提供了难题。
三、结语
综上所述，锅炉过热器爆漏是电厂锅炉的重大事故，会直接影响锅炉的运行，因此必须对锅炉过热器爆漏予以高度关注。应该从对锅炉过热器爆漏的分析入手，以统计和分类的措施明确导致锅炉过热器爆漏的原因，从而降低锅炉过热器爆漏产生的可能性，实现电厂锅炉设备总体的安全。
参考文献：
[1]贾鹏.锅炉过热器泄漏机理与检测思考[J].福建质量管理，2016，（03）：169.
[2]程天洋，仲梁维，范光耀，方凯能.基于功能的余热锅炉过热器模块化设计系统研究[J].通信电源技术，2015，（06）：85-88.
[3]武岳，王永征，栗秀娟，岳茂振，姜磊.生物质混煤燃烧锅炉过热器受热面金属氯腐蚀特性[J].动力工程学报，2014，（09）：690-695.
关键词：锅炉过热器；爆漏原因；统计分析；预防措施
我国经济的不断发展，使得电力工业建设的发展也相当迅速，各种类型的火电站随之涌现，且火电站的功率不断提高。这对相应设备提出了更高的要求，因而导致了锅炉的结构与运行变得更加复杂，使得并联管的内部流量与吸热之间形成差异。基于过热器的爆漏事故频繁发生。通过相关资料整理出锅炉过热器爆漏事故案件，对事故的原因进行统计分析，找出引起过热器爆漏的最直接原因，并从问题的根源进行对策分析，期望能为相关电厂的安全经济运行提供一定的理论依据。
一、过热器爆管原因的统计分析
造成过热器爆漏的直接原因可分为超温、磨损、腐蚀和焊接缺陷，超温又有长期超温和短期超温之分。在对过热器爆漏事故进行统计时，不仅考虑造成爆漏的直接原因，还将引发爆漏的根本原因进行统计，以便从根本上查找事故根源，提出解决方案。
（一）过热器爆漏的直接原因
1.长期超温
长期超温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，长期超温使得管子的使用寿命便短于设计使用寿命。超温程度越高，寿命越短。当超温达到一定程度就会造成管子瞬间失效而爆管。锅炉长期超温导致爆管事故的现象最为普遍，占爆管事故的55.3%。
2.短期超温
短期超温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，发生胀粗和爆管现象。
3.腐蚀
造成过热器管子腐蚀失效的情况有多种：应力腐蚀、氧化腐蚀、高温腐蚀等。应力腐蚀破口为脆性形貌，裂纹具有树枝状的分叉特点，裂纹从腐蚀处产生，裂源较多，破口上可能会有腐蚀介质和腐蚀产物。氧化腐蚀在过热器的管内壁产生点状或坑状腐蚀，典型的腐蚀形状为贝壳状，腐蚀产物为黑色磁性氧化铁，与金属结合牢固，停炉时，腐蚀的产物为砖红色氧化铁，容易脱落，腐蚀坑沿管轴方向发展，裂纹是横断面开裂。
4.磨损
磨损包括：飞灰磨损、落渣磨损、吹灰磨损和煤粒磨损。磨损爆管的破口处管壁减薄，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。
5.焊接缺陷
由于焊缝未焊透、异种金属焊接界面断裂失效等是常见的焊接缺陷引起的泄漏。事实上造成过热器爆管的直接原因往往相互作用并加速了爆管事故的发生。
（二）锅炉过热器爆管的根本原因分析
1.设计不合理
从统计数据上看，由于设计不合理造成的过热器爆管事故所占比例较低，因为目前的锅炉技术已经比较成熟，出现严重的设计错误的现象比较少见。另外，由于锅炉安装后，建设单位更多的考虑通过调整运行工况来改变过热器的超温和磨损现象，也造成统计上设计缺陷的比例较低。但由于设计不合理造成气流分配不均、喷水减温器容量不够、喷水减温器设计不合理等现象尚有存在。
2.制造、安装及检修质量
（1）管内异物堵塞。在过热器的制造、安装、检修过程中，管内会出现焊瘤、焊渣、銹垢、铁屑、检修工具等杂物，若未能及时发现，异物积存导致蒸气堵塞引起超温爆管。（2）焊接缺陷。焊接缺陷造成锅炉在运行中应力集中，尤其是焊接裂纹扩展，在运行中发生爆管事故；异种钢材的焊接处理不当也容易在运行中出现爆管事故。（3）安装检修失误。过热器是由许多管子通过各种排列组成，在管子安装施工过程中如未严格按照图纸要求施工，使管子排列、固定和膨胀间隙出现问题，造成局部管子受热不均，或遭受烟气磨损而爆管。（4）管材缺陷。钢材质量差，存在杂质含量高、分层、夹渣等缺陷，运行时受温度和应力影响缺陷扩大而爆管。在锅炉的制造、维修过程中用错钢材，也会使得低品质钢材在运行中爆破。
3.运行管理
（1）氧化腐蚀，氧化皮脱落。（2）烟气磨损腐蚀。（3）减温调节不当。（4）锅炉负荷多变。（5）蒸气品质不良，引起管内结垢严重。（6）煤种的差异。（7）温度显示偏差。
二、预防锅炉过热器爆漏的措施
对于锅炉过热器的管爆事故的预防，需要从事故发生的根本原因入手，通过避免其发生的原因来达到减少锅炉管爆事故发生的概率。以下将会从锅炉的设计、制造安装工艺质量和运行管理方面提出相应的预防措施。
（一）合理设计
合理的设计主要是指通过对锅炉运行过程中的各种因素进行综合考虑，来实现其安全经济运行。因此，在锅炉的设计过程中，应首先选用纯熟的技术，加上对锅炉运作过程中的各种因素进行合理的模拟计算，如间歇过程中的热胀冷缩、锅炉内部气流分布、腐蚀情况等，这样才能实现最合理的设计。
（二）严格控制制造安装工艺
对于制造安装工艺的合理控制，可以实现锅炉的最理想化状况。①应仔细考虑管材的选用。同时，在安装过程中应注意焊接质量，确保没有漏焊以及焊接不牢的地方。②安装过程应根据实际设计来严格实施。③设置相应的质量验收部门。只有这样做，才能最大程度地降低安装质量所导致的管爆事故的发生。
（三）加强锅炉运行管理
选用最佳的燃烧工况，可以有效地降低烟气的形成，从而减弱灰粒与管壁之间的碰撞，减小管壁的磨损。与此同时，加设炉内除尘装置以降低灰粒的碰撞作用。当然，选用合适的煤种、减小燃煤的细度也可以有效减少灰粒的产生，到达降低磨损的效果。在工作结束后，及时对锅炉内部进行清洁与养护，也可以减弱管道内部的腐蚀，有效延长其使用寿命。对锅炉相关操作人员进行定时培训，提高他们的综合操作水平，增强操作熟练度，这样可以大大减小由于操作失误所导致的事故发生。改进锅炉自身的设计结构，使得锅炉的一些指示仪器更加准确，这样可以更加方便地了解锅炉内部的运行状况，有效减少管爆事故发生。然而，指示仪器作为一种精密仪器，其周围条件的影响又不可避免，这给结构设计提供了难题。
三、结语
综上所述，锅炉过热器爆漏是电厂锅炉的重大事故，会直接影响锅炉的运行，因此必须对锅炉过热器爆漏予以高度关注。应该从对锅炉过热器爆漏的分析入手，以统计和分类的措施明确导致锅炉过热器爆漏的原因，从而降低锅炉过热器爆漏产生的可能性，实现电厂锅炉设备总体的安全。
参考文献：
[1]贾鹏.锅炉过热器泄漏机理与检测思考[J].福建质量管理，2016，（03）：169.
[2]程天洋，仲梁维，范光耀，方凯能.基于功能的余热锅炉过热器模块化设计系统研究[J].通信电源技术，2015，（06）：85-88.
[3]武岳，王永征，栗秀娟，岳茂振，姜磊.生物质混煤燃烧锅炉过热器受热面金属氯腐蚀特性[J].动力工程学报，2014，（09）：690-695.