鍋爐爆管
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-09
鍋爐爆管的實例教程
▲各種水垢引發的腐蝕結垢爆管后切割下來的爐管
鍋爐爆管的十四種原因
鍋爐爆管是指鍋爐在運行中熱交換面中的水冷壁管，對流管，省煤器管在過熱，磨損和腐蝕等各種原因的綜合作用下，就會發生管線爆裂，高溫鍋爐水泄漏，造成鍋爐無法正常運行。通過多年的理論積累與現場實踐發現，鍋爐的管線爆裂主要由十四種原因造成的。
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第一種原因
鍋爐給水質量不良、無水處理或水處理方法不正確，沒有按相關的規定進行排污處理，使管線的內壁結垢或腐蝕，產生這種情況的主要原因就是因為有的鍋爐用水取自地下，硬度高達5mmol/L，屬于高硬度水，而且含硫高，含鐵高，一旦水處理不當，很容易就發生過爆管，被迫停爐搶修，給生產和生活造成了很大的影響。
展開 1、干熄焦鍋爐“四管”爆管的主要原因：
1.1過熱器管爆管的主要原因：
二次過熱器管外表面磨損最為嚴重。國內外的大量研究表明，循環煙氣中所含焦粉的磨損作用，將大大加速了金屬管壁的減薄速度。另外因減溫噴水品質不高及蒸汽品質不合格導致管內結垢，造成垢下局部過熱。再者是因為干熄焦余熱鍋爐受干熄爐負荷影響較大，鍋爐入口溫度變動的影響，減溫噴水量很不穩定，導致爐管溫度波動較為頻繁，容易造成爐管局部受熱不均勻，很容易導致傳熱惡化。最終導致爐管的爆管。
1.2蒸發器管爆管的主要原因：
蒸發器的位置比較特殊，在干熄焦鍋爐中處于過熱器與省煤器之間，鍋爐給水通過省煤器到達蒸發器時，給水中的溶解氧由于在省煤器部位的氧腐蝕消耗而含量降低。因此，只要嚴格控制給水的含氧量，蒸發器管內壁一般也不會發生很嚴重的氧腐蝕。一般蒸發器發生爆管，主要是長期在高溫下運行，上蒸發管發生了材質積累損傷，晶界松弛與蠕脹使其強度大大下降，因此蒸發器的上升管為蒸發器管的最薄弱環節，管內水垢、鹽垢的不斷沉積，也會導致爐管傳熱惡化出現裂紋甚至破裂爆管。
1.3省煤器管腐蝕泄漏的主要原因：
省煤器管外壁的腐蝕主要是循環煙氣中的酸根(SO42-和CN-)與水汽形成的露點腐蝕。省煤器管內壁的腐蝕主要是給水中溶解氧造成的氧腐蝕，這是一種復雜的電化學腐蝕，為鐵和氧形成兩個電極，組成腐蝕電池，水中的溶解氧在腐蝕電池的陰極部位接受電子，使陽極部位的金屬以離子形式進入溶液形成腐蝕。這種腐蝕特征稱為潰瘍腐蝕。省煤器外壁的低溫露點腐蝕主要造成管壁的均勻減薄，而內壁的氧腐蝕產生許多潰瘍狀的大小不等的腐蝕凹坑，造成局部爐管壁厚的嚴重減薄，兩者的腐蝕作用相互疊加后在管壁的最薄弱環節導致穿孔腐蝕泄漏。
展開 低溫腐蝕爆管的破口附近也有凹凸不平的腐蝕區存在 ,破口呈拉裂狀 ,金相組織無明顯變化 , 破口處晶粒拉長,為韌性斷裂 。
水側腐蝕
鍋爐爐管也會由于水側腐蝕導致爆管 , 水側腐蝕主要有鍋內水局部濃縮引起的運行中腐蝕 , 給水含氧引起的氧腐蝕和因應力產生的苛性脆化等幾種。苛性脆化主要發生在脹接或鉚接鍋爐中, 大型電站鍋爐中較少見。
酸性腐蝕和堿性腐蝕
鍋內水局部濃縮引起的運行中腐蝕的過程可描述如下：爐水在管內沉積物下面 、蒸發受熱面的縫隙以及爐管內產生汽塞的部位發生局部的濃縮 , 產生濃酸或濃堿, 破壞爐管內表的 Fe3O4 保護膜, 從而造成了爐管金屬表面被酸堿腐蝕, 可分別稱為酸性腐蝕和堿性腐蝕。
堿性腐蝕常發生在多孔沉積物下面 , 爆口附近腐蝕產物與金屬表面附著性較差, 腐蝕產物中夾有磷酸鹽、硅酸鹽等爐水成分 ,除去腐蝕物后, 有凹凸不平的腐蝕坑 。由于在濃堿條件下氫離子少, 產生的氫且容易擴散出去,不會滲入鋼中造成脫碳現象,坑下金屬的金相組織和機械性能都沒有變化, 金屬仍保持其延展性,爆管是由于腐蝕破壞使管壁減薄過熱鼓包所致 。
酸性腐蝕常發生在比較致密的沉積物下面 ,由于在濃酸條件下氫離子濃度高 ,生成的氫不容易擴散出去,部分滲入到鋼中 ,和鋼中滲碳體 Fe3C 反應, 因此酸性腐蝕和氫脆現象總伴隨在一起。爆口附近腐蝕產物與金屬表面結合較牢固, 金屬表面存在腐蝕坑 。大部分爆口的內壁表面脫碳, 管壁面多有微裂紋存在, 這些裂紋連成網狀, 多為沿晶破裂 。爆口脹粗不明顯, 破口斷面平齊 、粗鈍 ,呈脆性斷裂特征。
鍋爐的氧腐蝕
鍋爐的氧腐蝕是電化學腐蝕。氧腐蝕主要發生在省煤器入口段受熱面內壁 ,嚴重時可達省煤器中部直到鍋爐水冷壁。
展開 五、克服畏難和滿足于現狀的想法
可能有很多同志認為鍋爐四管泄漏問題沒法防治，我曾經聽一位同仁說過，鍋爐爆管很正常，沒什么大驚小怪的。進入爐膛，滿眼都是管排，就像進入了迷宮一樣，彎彎曲曲，層層疊疊，許多地方別說手夠不到，就是眼光也看不到，怎么能防治呢？但是，為什么我國火電機組由于爐管事故引起的非計劃停運小時數占機組非計劃停運總時長的37.8%，而美國僅為7%呢？這難道不值得我們深思嗎？也許，有人會說，那是人家管理的好，每個環節工作都做到位了。那好，就讓我們也從這些方面入手，做好我們的工作吧！
六、重視對鍋爐導汽管、聯箱、主蒸汽管的監督檢查
在重視鍋爐四管泄漏防治的同時，不忘對鍋爐導汽管、聯箱、主蒸汽管的監督檢查。雖然后者出現事故的頻率沒有前者高，但并不等于后者不出事故。恰恰相反，由于這些設備大多位于鍋爐外部，一旦發生事故，造成的損失更為嚴重。尤其是要及時掌握這些部件材質的顯微組織變化，了解設備的健康狀況，針對材質不同階段出現的情況要有提前的預判和采取的措施。
展開 電站鍋爐受熱面管道等關鍵部件發生泄漏和爆管導致的停機事故，約占發電機組非計劃停機的65%，嚴重影響了發電站和電網的運行安全。從失效分析來看，90%的爆管失效是鍋爐管同時在高溫、腐蝕、磨損和應力的共同作用下，導致的高溫 金屬材料快速老化、損傷、過快腐蝕及快速裂紋擴展。開展鍋爐管材在實際服役溫度下的蠕變、疲勞、老化機理研究，高溫高壓超臨界水蒸汽環境的氧化、腐蝕和應力腐蝕開裂機理研究，全尺寸鍋爐熱端部件的服役安全測試和驗證研究，對揭示高溫金屬材料的失效機理，確保鍋爐高溫部件的運行安全，具有重要理論和工程意義。
基于電站鍋爐受熱面管道的多因素耦合失效機理研究成果和對運行及失效海量數據進行大數據分析，開發了一套電站鍋爐四管防磨防爆系統。系統主要功能和特點如下：
1) 受熱面管道氧化腐蝕實時監測模塊，以超超臨界管材在實際服役環境的腐蝕數據模型為基礎，結合實時采集的運行數據和化學水數據對管道的實時腐蝕速率和累積腐蝕進行監測和評估。
2) 受熱面管道力學壽命損耗評估模塊，在多軸應力模型和當量溫度計算模型的基礎上，計算和評估管道的力學壽命的歷史損耗。
3) 受熱面管道壁溫監測模塊，基于含氧化層的爐內管道壁溫模型和現場溫度測點，準確獲得鍋爐受熱面管道不同位置的溫度分布。
4) 三維可視化管理模塊，實現鍋爐受熱面管道的三維可視化全息管理，實現了運行管理數據與實物鍋爐部件準確管理。
該系統實現了對鍋爐高溫受熱面運行狀態直接、準確的管理，大幅降低了鍋爐管爆管幾率和非計劃停機次數，提升了機組運行可靠性。已經在國內多臺亞臨界、超臨界和超超臨界鍋爐上應用，經濟效益顯著。
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2、鍋爐爐管爆管的判斷
在干熄焦正常生產中，鍋爐的工藝參數和循環氣體中可燃成分的濃度應該是有規律變化。一般不會出現大起大落的波動，與鍋爐相關的外部條件也不會出現異常的變化。當鍋爐爐管發生爆管時，雖然不能直接看見，但可以從以下一些異常現象進行判斷：
（1）循環氣體中H2含量突然急劇升高，靠正常的導入空氣燃燒的方法難以控制循環氣體中H2的濃度。
通過本項目系統進行管理后，僅降低鍋爐發生爆管次數一項，每年可以帶來100-200萬的直接經濟效益。
2. 社會效益
本項目的實施開展有利于減少電廠事故的發生，體現了發電企業的安全生產理念，也將進一步改善發電行業的整體形象。隨著系統的建設應用，各類數據得到了有效的歸管與分析，增強領導決策的科學性，進一步提高安全生產工作的針對性，及時解決出現的新問題和新矛盾。
圖4、一次除塵器結構圖
3緊急放散閥
以備鍋爐爆管時緊急放散蒸汽。一次除塵器底部設有灰斗，用來收集焦粉。灰斗與4根水冷套管相連，水冷套管與貯灰斗相連。
三、一次除塵灰斗料位控制
3.1 一次除塵灰斗料位控制的原因
①一次除塵灰斗料位是干熄焦系統的重要檢測點，如果一次除 塵灰斗料位過高，將導致一次除塵器倉的焦粉進入氮氣循環通道，高 速氣流帶動焦粉對鍋爐換熱管進行沖刷，將導致鍋爐爆管，嚴重影響系統的安全運行。
（3）1DC緊急放散閥
以備鍋爐爆管時緊急放散蒸汽。一次除塵器底部設有灰斗，用來收集焦粉。灰斗與4根水冷套管相連，水冷套管與貯灰斗相連。水冷套管上部設有料位計，達料位后水冷套管下部的排灰格式閥將焦粉排出至貯灰斗，貯灰斗上部設有料位計，達到料位后貯灰斗下部的排灰格式閥向刮板機排出焦粉。
如何根據爆口特征判斷爆管原因
四管爆漏的種類和定義
四管爆漏是指鍋爐熱交換面中的水冷壁 、過熱器、再熱器和省煤器四種受熱面管由于過熱 、腐蝕 、磨損等各種原因發生破裂、泄漏, 導致爐管失效 , 甚至引起鍋爐事故停機 。
根據其產生的原因不同, 可以按表 1 分類。
爆口特征判斷法是現場確定爆管原因的重要手段
鍋爐爆管是指鍋爐在運行中熱交換面中的水冷壁管，對流管，省煤器管在過熱，磨損和腐蝕等各種原因的綜合作用下，就會發生管線爆裂，高溫鍋爐水泄漏，造成鍋爐無法正常運行。
圖4、一次除塵器結構圖
3緊急放散閥
以備鍋爐爆管時緊急放散蒸汽。一次除塵器底部設有灰斗，用來收集焦粉。灰斗與4根水冷套管相連，水冷套管與貯灰斗相連。水冷套管上部設有料位計，達料位后水冷套管下部的排灰格式閥將焦粉排除至貯灰斗，貯灰斗上部設有料位計，達到料位后貯灰斗下部的排灰格式閥向刮板機排出焦粉。
五、克服畏難和滿足于現狀的想法
可能有很多同志認為鍋爐四管泄漏問題沒法防治，我曾經聽一位同仁說過，鍋爐爆管很正常，沒什么大驚小怪的。進入爐膛，滿眼都是管排，就像進入了迷宮一樣，彎彎曲曲，層層疊疊，許多地方別說手夠不到，就是眼光也看不到，怎么能防治呢？但是，為什么我國火電機組由于爐管事故引起的非計劃停運小時數占機組非計劃停運總時長的37.8%，而美國僅為7%呢？這難道不值得我們深思嗎？
該系統實現了對鍋爐高溫受熱面運行狀態直接、準確的管理，大幅降低了鍋爐管爆管幾率和非計劃停機次數，提升了機組運行可靠性。已經在國內多臺亞臨界、超臨界和超超臨界鍋爐上應用，經濟效益顯著。
