鍋爐爆管的案例
鍋爐爆管的14種原因及防止措施
▲各種水垢引發(fā)的腐蝕結(jié)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(yùn)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(fā)生管線爆裂，高溫鍋爐水泄漏，造成鍋爐無法正常運(yùn)行。通過多年的理論積累與現(xiàn)場實踐發(fā)現(xiàn)，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(zhì)量不良、無水處理或水處理方法不正確，沒有按相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行排污處理，使管線的內(nèi)壁結(jié)垢或腐蝕，產(chǎn)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(dá)5mmol/L，屬于高硬度水，而且含硫高，含鐵高，一旦水處理不當(dāng)，很容易就發(fā)生過爆管，被迫停爐搶修，給生產(chǎn)和生活造成了很大的影響。
展開 干熄焦鍋爐“四管”爆管的主要原因即預(yù)防爆管的主要措施
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(yán)重。國內(nèi)外的大量研究表明，循環(huán)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(zhì)不高及蒸汽品質(zhì)不合格導(dǎo)致管內(nèi)結(jié)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(fù)荷影響較大，鍋爐入口溫度變動的影響，減溫噴水量很不穩(wěn)定，導(dǎo)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(dǎo)致傳熱惡化。最終導(dǎo)致爐管的爆管。
1.2蒸發(fā)器管爆管的主要原因：
蒸發(fā)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(dá)蒸發(fā)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(yán)格控制給水的含氧量，蒸發(fā)器管內(nèi)壁一般也不會發(fā)生很嚴(yán)重的氧腐蝕。一般蒸發(fā)器發(fā)生爆管，主要是長期在高溫下運(yùn)行，上蒸發(fā)管發(fā)生了材質(zhì)積累損傷，晶界松弛與蠕脹使其強(qiáng)度大大下降，因此蒸發(fā)器的上升管為蒸發(fā)器管的最薄弱環(huán)節(jié)，管內(nèi)水垢、鹽垢的不斷沉積，也會導(dǎo)致爐管傳熱惡化出現(xiàn)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(huán)煙氣中的酸根(SO42-和CN-)與水汽形成的露點腐蝕。省煤器管內(nèi)壁的腐蝕主要是給水中溶解氧造成的氧腐蝕，這是一種復(fù)雜的電化學(xué)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(jìn)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(nèi)壁的氧腐蝕產(chǎn)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(yán)重減薄，兩者的腐蝕作用相互疊加后在管壁的最薄弱環(huán)節(jié)導(dǎo)致穿孔腐蝕泄漏。
展開 鍋爐“爆管”原因一眼可以看透，5分鐘教會你！
低溫腐蝕爆管的破口附近也有凹凸不平的腐蝕區(qū)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(cè)腐蝕
鍋爐爐管也會由于水側(cè)腐蝕導(dǎo)致爆管 , 水側(cè)腐蝕主要有鍋內(nèi)水局部濃縮引起的運(yùn)行中腐蝕 , 給水含氧引起的氧腐蝕和因應(yīng)力產(chǎn)生的苛性脆化等幾種。苛性脆化主要發(fā)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(nèi)水局部濃縮引起的運(yùn)行中腐蝕的過程可描述如下：爐水在管內(nèi)沉積物下面 、蒸發(fā)受熱面的縫隙以及爐管內(nèi)產(chǎn)生汽塞的部位發(fā)生局部的濃縮 , 產(chǎn)生濃酸或濃堿, 破壞爐管內(nèi)表的 Fe3O4 保護(hù)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(fā)生在多孔沉積物下面 , 爆口附近腐蝕產(chǎn)物與金屬表面附著性較差, 腐蝕產(chǎn)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(chǎn)生的氫且容易擴(kuò)散出去,不會滲入鋼中造成脫碳現(xiàn)象,坑下金屬的金相組織和機(jī)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(fā)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(kuò)散出去,部分滲入到鋼中 ,和鋼中滲碳體 Fe3C 反應(yīng), 因此酸性腐蝕和氫脆現(xiàn)象總伴隨在一起。爆口附近腐蝕產(chǎn)物與金屬表面結(jié)合較牢固, 金屬表面存在腐蝕坑 。大部分爆口的內(nèi)壁表面脫碳, 管壁面多有微裂紋存在, 這些裂紋連成網(wǎng)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(xué)腐蝕。氧腐蝕主要發(fā)生在省煤器入口段受熱面內(nèi)壁 ,嚴(yán)重時可達(dá)省煤器中部直到鍋爐水冷壁。
展開 解析四管泄漏，如何做好鍋爐防磨防爆檢查
五、克服畏難和滿足于現(xiàn)狀的想法
可能有很多同志認(rèn)為鍋爐四管泄漏問題沒法防治，我曾經(jīng)聽一位同仁說過，鍋爐爆管很正常，沒什么大驚小怪的。進(jìn)入爐膛，滿眼都是管排，就像進(jìn)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(jī)組由于爐管事故引起的非計劃停運(yùn)小時數(shù)占機(jī)組非計劃停運(yùn)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(huán)節(jié)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(dǎo)汽管、聯(lián)箱、主蒸汽管的監(jiān)督檢查
在重視鍋爐四管泄漏防治的同時，不忘對鍋爐導(dǎo)汽管、聯(lián)箱、主蒸汽管的監(jiān)督檢查。雖然后者出現(xiàn)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(shè)備大多位于鍋爐外部，一旦發(fā)生事故，造成的損失更為嚴(yán)重。尤其是要及時掌握這些部件材質(zhì)的顯微組織變化，了解設(shè)備的健康狀況，針對材質(zhì)不同階段出現(xiàn)的情況要有提前的預(yù)判和采取的措施。
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重視鍋爐安全，四管防磨防爆很重要
電站鍋爐受熱面管道等關(guān)鍵部件發(fā)生泄漏和爆管導(dǎo)致的停機(jī)事故，約占發(fā)電機(jī)組非計劃停機(jī)的65%，嚴(yán)重影響了發(fā)電站和電網(wǎng)的運(yùn)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(yīng)力的共同作用下，導(dǎo)致的高溫 金屬材料快速老化、損傷、過快腐蝕及快速裂紋擴(kuò)展。開展鍋爐管材在實際服役溫度下的蠕變、疲勞、老化機(jī)理研究，高溫高壓超臨界水蒸汽環(huán)境的氧化、腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)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(jī)理，確保鍋爐高溫部件的運(yùn)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(jī)理研究成果和對運(yùn)行及失效海量數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，開發(fā)了一套電站鍋爐四管防磨防爆系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能和特點如下：
1) 受熱面管道氧化腐蝕實時監(jiān)測模塊，以超超臨界管材在實際服役環(huán)境的腐蝕數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合實時采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)和化學(xué)水?dāng)?shù)據(jù)對管道的實時腐蝕速率和累積腐蝕進(jìn)行監(jiān)測和評估。
2) 受熱面管道力學(xué)壽命損耗評估模塊，在多軸應(yīng)力模型和當(dāng)量溫度計算模型的基礎(chǔ)上，計算和評估管道的力學(xué)壽命的歷史損耗。
3) 受熱面管道壁溫監(jiān)測模塊，基于含氧化層的爐內(nèi)管道壁溫模型和現(xiàn)場溫度測點，準(zhǔn)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(xiàn)鍋爐受熱面管道的三維可視化全息管理，實現(xiàn)了運(yùn)行管理數(shù)據(jù)與實物鍋爐部件準(zhǔn)確管理。
該系統(tǒng)實現(xiàn)了對鍋爐高溫受熱面運(yùn)行狀態(tài)直接、準(zhǔn)確的管理，大幅降低了鍋爐管爆管幾率和非計劃停機(jī)次數(shù)，提升了機(jī)組運(yùn)行可靠性。已經(jīng)在國內(nèi)多臺亞臨界、超臨界和超超臨界鍋爐上應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
展開 鍋爐防磨防爆系統(tǒng)優(yōu)勢及效益分析
鍋爐的泄爆事故與其他非停不同，無法立即啟動，檢修時間平均需要20天左右，其中發(fā)電量損失占經(jīng)濟(jì)損失的主要部分,按600MW鍋爐,80%負(fù)荷下運(yùn)行,停機(jī)480小時。利潤按0.02元/kWh為例，則損利潤計算等于：發(fā)電量損失600*1000*0.8*480*0.02/10000=483.84萬元；檢修費(fèi)用：20萬元；啟機(jī)費(fèi)用：40萬元；累計損失：520.80萬元 。
通過本項目系統(tǒng)進(jìn)行管理后，僅降低鍋爐發(fā)生爆管次數(shù)一項，每年可以帶來100-200萬的直接經(jīng)濟(jì)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(fā)生，體現(xiàn)了發(fā)電企業(yè)的安全生產(chǎn)理念，也將進(jìn)一步改善發(fā)電行業(yè)的整體形象。隨著系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)用，各類數(shù)據(jù)得到了有效的歸管與分析，增強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)決策的科學(xué)性，進(jìn)一步提高安全生產(chǎn)工作的針對性，及時解決出現(xiàn)的新問題和新矛盾。保證鍋爐系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時也對電網(wǎng)乃至整個社會的用電安全起著至關(guān)重要的作用。
3. 管理效益
鍋爐防磨防爆系統(tǒng)作為智慧電廠重要的組成部分，建設(shè)過程中三維可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析計算的探索與應(yīng)用為系統(tǒng)信息系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)積累的寶貴的建設(shè)經(jīng)驗。
展開 干熄焦預(yù)存室、一次除塵高溫料位檢測裝置的研究與改進(jìn)
冷卻焦炭的循環(huán)氣體，在干熄爐冷卻段與紅焦進(jìn)行熱交換后溫度 升高，并經(jīng)環(huán)形煙道排出干熄爐；高溫循環(huán)氣體經(jīng)過一次除塵器分離 粗顆粒焦粉后進(jìn)入干熄焦工藝鍋爐進(jìn)行熱交換，鍋爐產(chǎn)生蒸汽，溫度 降至約 160℃的低溫循環(huán)氣體由鍋爐出來，經(jīng)過二次除塵器進(jìn)一步分 離細(xì)顆粒焦粉后，由循環(huán)風(fēng)機(jī)送入給水預(yù)熱器冷卻至約 130℃，再進(jìn) 入干熄爐循環(huán)使用。
1.4 干熄焦的優(yōu)點
①焦炭質(zhì)量相對濕熄焦明顯提高，產(chǎn)品市場更有競爭力；
②充分利用紅焦顯熱，節(jié)約能源，符合雙碳雙控政策要求；
③較低有害物質(zhì)排放，保護(hù)環(huán)境，響應(yīng)國家環(huán)保政策。
二、干熄焦一次除塵（1DC）介紹
2.1 一次除塵器的功能
干熄焦一次除塵系統(tǒng)是干熄焦裝置的重要組成部分，干熄爐內(nèi)循 環(huán)氣體中的粉塵是磨蝕性很強(qiáng)的物質(zhì)，從干熄爐出來的循環(huán)氣體含塵 質(zhì)量濃度約為 10~13g/m3。為了延長鍋爐的使用壽命，確保鍋爐在正 常生產(chǎn)時安全穩(wěn)定運(yùn)行，在干熄爐的出口與鍋爐之間設(shè)置一次除塵器。一次除塵器是利用重力除塵原理將循環(huán)氣體中大顆粒焦粉進(jìn)行分離，經(jīng)重力沉降室除塵后，循環(huán)氣體粉塵濃度將為 7~10mg/m3，進(jìn)入鍋爐，此時含塵氣體對鍋爐內(nèi)部磨損不大。
如果一次除塵效果不良，大量的粗粒焦粉進(jìn)入鍋爐，磨損鍋爐爐 壁和爐管，影響鍋爐的安全運(yùn)行并降低鍋爐的使用壽命。
2.2 一次除塵器結(jié)構(gòu)及運(yùn)行過程
一次除塵結(jié)構(gòu)如下圖 2-1 所示，主要由殼體，金屬支架及砌體構(gòu) 成，工作為負(fù)壓狀態(tài)。外殼用鋼板焊制，內(nèi)襯為耐磨耐火磚。為了提 高一次除塵器的除塵效率，在除塵器中會設(shè)有擋墻。
一次除塵器的底錐部出口分隔成漏斗狀，下面連接雙叉溜槽灰斗， 灰斗內(nèi)側(cè)由澆注料砌成，灰斗下方連接水冷套管。
展開 [干熄焦工藝組成]
預(yù)存段用于接受間歇裝入的紅焦，具有緩沖功能，可補(bǔ)償生產(chǎn)的波動；在冷卻段，紅焦與低溫循環(huán)氣體進(jìn)行熱交換，經(jīng)降溫冷卻后排出；斜道區(qū)位于預(yù)存段與冷卻段之間，從干熄爐底部供氣裝置進(jìn)入的低溫循環(huán)氣體吸收紅焦的顯熱后經(jīng)斜道及環(huán)形氣道排出，并流經(jīng)干熄焦鍋爐進(jìn)行熱交換。
圖3、干熄爐結(jié)構(gòu)圖
四、氣體循環(huán)設(shè)備
干熄焦氣體循環(huán)設(shè)備由循環(huán)風(fēng)機(jī)、給水預(yù)熱器、干熄爐、一次除塵器、鍋爐和二次除塵器等組成。
1循環(huán)風(fēng)機(jī)
為氣體循環(huán)提供動力并根據(jù)工況調(diào)整轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)量。
2一次除塵器
利用重力除塵原理將循環(huán)氣體中的大顆粒焦粉進(jìn)行分離，減少循環(huán)氣體對鍋爐爐管（主要是二次過熱器管道）產(chǎn)生的沖刷磨損，達(dá)到保護(hù)鍋爐爐管的目的。
圖4、一次除塵器結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)有料位計，達(dá)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(shè)有料位計，達(dá)到料位后貯灰斗下部的排灰格式閥向刮板機(jī)排出焦粉。
4二次除塵器
采用立式多管旋風(fēng)分離除塵，將循環(huán)氣體系統(tǒng)中的小顆粒焦粉進(jìn)行分離，達(dá)到保護(hù)氣體循環(huán)風(fēng)機(jī)的目的。貯灰斗設(shè)有上下兩個料位計，料位達(dá)到上限，貯灰斗出口排灰格式閥向貯灰斗下面的刮板機(jī)排出焦粉，料位達(dá)到下限時停止排出焦粉（防止負(fù)壓進(jìn)入空氣）。
圖5、二次除塵器結(jié)構(gòu)圖
5焦粉收集裝置
二次除塵器貯灰斗排出的焦粉由刮板機(jī)收集，經(jīng)斗式提升機(jī)送入與除塵器后進(jìn)入焦粉倉。
展開 一文，讓你了解干熄焦設(shè)備
預(yù)存段用于接受間歇裝入的紅焦，具有緩沖功能，可補(bǔ)償生產(chǎn)的波動；在冷卻段，紅焦與低溫循環(huán)氣體進(jìn)行熱交換，經(jīng)降溫冷卻后排出；斜道區(qū)位于預(yù)存段與冷卻段之間，從干熄爐底部供氣裝置進(jìn)入的低溫循環(huán)氣體吸收紅焦的顯熱后經(jīng)斜道及環(huán)形氣道排出，并流經(jīng)干熄焦鍋爐進(jìn)行熱交換。
圖3、干熄爐結(jié)構(gòu)圖
氣體循環(huán)設(shè)備
Vol.04
干熄焦氣體循環(huán)設(shè)備由循環(huán)風(fēng)機(jī)、給水預(yù)熱器、干熄爐、一次除塵器、鍋爐和二次除塵器等組成。
1循環(huán)風(fēng)機(jī)
為氣體循環(huán)提供動力并根據(jù)工況調(diào)整轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)量。
2一次除塵器
利用重力除塵原理將循環(huán)氣體中的大顆粒焦粉進(jìn)行分離，減少循環(huán)氣體對鍋爐爐管（主要是二次過熱器管道）產(chǎn)生的沖刷磨損，達(dá)到保護(hù)鍋爐爐管的目的。
圖4、一次除塵器結(jié)構(gòu)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(shè)有灰斗，用來收集焦粉。
展開 圖文并茂介紹干熄焦原理及其設(shè)備
一般采取兩種措施進(jìn)行控制：
1
、連續(xù)地往氣體循環(huán)系統(tǒng)充入N2，對可燃?xì)怏w進(jìn)行稀釋，再放散掉相應(yīng)量的循環(huán)氣體；
2、連續(xù)往升溫至900～950℃的循環(huán)氣體中通入適量的空氣來燃燒掉增長的可燃成分，經(jīng)鍋爐冷卻后再放散掉相應(yīng)量的循環(huán)氣體。
四、氣體循環(huán)設(shè)備
干熄焦氣體循環(huán)設(shè)備由循環(huán)風(fēng)機(jī)、給水預(yù)熱器、干熄爐、一次除塵器、鍋爐和二次除塵器等組成。
（1）循環(huán)風(fēng)機(jī)
為氣體循環(huán)提供動力并根據(jù)工礦調(diào)整轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)量。
（2）一次除塵器
利用重力除塵原理將循環(huán)氣體中的大顆粒焦粉進(jìn)行分離，減少循環(huán)氣體對鍋爐爐管（主要是二次過熱器管道）產(chǎn)生的沖刷磨損，達(dá)到保護(hù)鍋爐爐管的目的。
（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(shè)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(shè)有料位計，達(dá)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(shè)有料位計，達(dá)到料位后貯灰斗下部的排灰格式閥向刮板機(jī)排出焦粉。
(4）二次除塵器
采用立式多管旋風(fēng)分離除塵，將循環(huán)氣體系統(tǒng)中的小顆粒焦粉進(jìn)行分離，達(dá)到保護(hù)氣體循環(huán)風(fēng)機(jī)的目的。貯灰斗設(shè)有上下兩個料位計，料位達(dá)到上限，貯灰斗出口排灰格式閥向貯灰斗下面的刮板機(jī)排出焦粉，料位達(dá)到下限時停止排出焦粉（防止負(fù)壓進(jìn)入空氣）。
（5）焦粉收集裝置
二次除塵器貯灰斗排出的焦粉由刮板機(jī)收集，經(jīng)斗式提升機(jī)送入預(yù)除塵器后進(jìn)入焦粉倉。焦粉經(jīng)排灰格式閥及排灰閘門進(jìn)入加濕攪拌機(jī)，經(jīng)加濕攪拌處理的焦粉由汽車外運(yùn)。
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