從鍋爐水冷壁、再熱器、過熱器、省煤器四個(gè)重要受熱面各自材質(zhì)結(jié)構(gòu)及工作環(huán)境、運(yùn)行特點(diǎn)等方面著手，結(jié)合石橫電廠鍋爐運(yùn)行的實(shí)際情況，對(duì)造成“四管”泄漏的原因進(jìn)行全面分析，并制定了相應(yīng)的防范措施，實(shí)施后“四管”泄漏現(xiàn)象得到了有效控制。
關(guān)鍵詞：“四管”泄漏　應(yīng)力集中　煙溫偏差　材質(zhì)　飛灰沖刷
      引言
      為了防止鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器（簡(jiǎn)稱四管）泄漏，減少鍋爐非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，提高鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，我們應(yīng)堅(jiān)持“預(yù)防為主”的方針，摸索“四管”爆漏的特點(diǎn)和規(guī)律。分析查找“四管”泄漏的影響因素并且制定有效的防范措施和改造方案，使鍋爐處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，最大限度地減少“四管”泄漏次數(shù)。
      1　“四管”泄漏原因分類
　　通過查閱石橫發(fā)電廠以前關(guān)于“四管”泄漏的設(shè)備臺(tái)帳及防磨防爆檢查記錄，并結(jié)合有關(guān)防止“四管”泄漏的技術(shù)資料，我們對(duì)影響“四管”泄漏的原因進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分類，認(rèn)為影響鍋爐“四管”泄漏的原因有以下幾方面，并且對(duì)各類原因進(jìn)行具體的分析討論：
(1) 應(yīng)力集中
(2) 超溫爆管
(3) 吹灰器吹損
(4) 機(jī)械磨損
(5) 飛灰沖刷
(6) 焊工的焊接質(zhì)量
      2　“四管”泄漏原因分析及解決措施
      2.1　應(yīng)力集中
      2.1.1　原因分析
　　產(chǎn)生應(yīng)力集中主要是由于鍋爐結(jié)構(gòu)及機(jī)組啟動(dòng)中升溫升壓速率控制不好等原因造成的。在鍋爐下部前后拱及左右側(cè)墻之間的結(jié)合部分在鍋爐啟停過程中會(huì)發(fā)生膨脹不暢造成應(yīng)力集中，拉裂管子。另外由于煤質(zhì)原因使鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重，大焦下落使渣斗內(nèi)的溫度相對(duì)較低的水，被濺到底部水冷壁管壁上，造成該區(qū)域管壁熱應(yīng)力集中；機(jī)組負(fù)荷變化，爐膛熱負(fù)荷變化速度大，使底部水冷壁產(chǎn)生熱應(yīng)力；機(jī)組啟停爐時(shí)，爐膛內(nèi)升降溫速度過快，使水冷壁產(chǎn)生熱應(yīng)力。三種熱應(yīng)力的綜合作用，使該區(qū)域的應(yīng)力達(dá)到峰值，長(zhǎng)期作用在此應(yīng)力下就極易引發(fā)泄漏。
      2.1.2　措施
　　每次檢修時(shí)對(duì)水冷壁前后拱和左右側(cè)墻的結(jié)合區(qū)域及渣斗上方人孔門處進(jìn)行仔細(xì)檢查，檢查工作主要包括：宏觀檢查水冷壁四角因膨脹不暢而易拉裂的部位；并對(duì)渣斗上方人孔門及前后拱容易產(chǎn)生熱應(yīng)力的區(qū)域用測(cè)量應(yīng)力的儀器進(jìn)行測(cè)量，檢查應(yīng)力集中是否超標(biāo)；每次鍋爐啟動(dòng)中做好水冷壁的膨脹記錄，判斷膨脹是否正常。
      2.2　超溫爆管
　　我廠#1、2爐再熱器曾經(jīng)多次發(fā)生超溫泄漏事故，且發(fā)生部位大多集中在爐膛的右側(cè)。通過與上鍋廠技術(shù)人員的共同協(xié)作，分析得出影響再熱器超溫爆管的以下幾方面原因：
a. 爐膛出口處左右側(cè)的煙溫偏差，引起再熱器超溫爆管。
b. 12Cr2MoWVTiB(鋼研-102)材質(zhì)問題。
c. 再熱器受熱面面積過多。
下面對(duì)以上三條原因略作分析。
      2.2.1　對(duì)于爐膛出口處的左右側(cè)煙溫偏差
（1）原因分析
　　對(duì)四角切向燃燒鍋爐來(lái)說(shuō)，在爐膛內(nèi)形成的旋轉(zhuǎn)上升煙氣流在到達(dá)爐膛出口進(jìn)入水平煙道時(shí)，煙氣流將由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本�運(yùn)動(dòng)，此時(shí)氣流將以原旋轉(zhuǎn)圓周的切線方向進(jìn)入水平煙道內(nèi)，這就使煙氣流偏向于煙道的某一側(cè)，形成了水平煙道左右側(cè)的煙溫偏差，從而導(dǎo)致左右側(cè)的屏再和末再的巨大吸熱偏差。對(duì)于逆時(shí)針的切向燃燒鍋爐來(lái)說(shuō)煙氣流往往偏向水平煙道右側(cè)，使右側(cè)的煙氣量和煙氣溫度均高于左側(cè)，導(dǎo)致右側(cè)傳熱強(qiáng)度高，傳熱溫差大、使右側(cè)受熱面的吸熱量增強(qiáng)，造成右側(cè)汽溫和管子金屬壁溫高于左側(cè)，并最終導(dǎo)致右側(cè)末再頻繁超溫爆管。
　　另外，一次蒸汽與二次蒸汽對(duì)溫差熱敏感性不同。一次蒸汽平均每吸收1 kcal/kg熱量，溫度升高為0.78℃，再熱蒸汽平均每吸收1 kcal/kg熱量，溫度升高1.78℃。一、二次蒸汽二者相比，同樣吸熱1 kcal/kg熱量，再熱蒸汽溫度變化要比過熱蒸汽高2.3倍，因此當(dāng)吸熱量發(fā)生變化時(shí)，二次蒸汽溫度的變化幅度遠(yuǎn)比一次汽大得多，二次汽對(duì)熱偏差的敏感性亦比一次汽強(qiáng)得多，加上二次汽的對(duì)流放熱系數(shù)較一次汽低，使再熱器受熱面金屬壁溫更高，更易產(chǎn)生超溫爆管問題。控制循環(huán)鍋爐由于調(diào)溫需要，不得不將再熱器布置于爐膛出口處，亦就是把對(duì)熱偏差最敏感的再熱器設(shè)置在煙溫偏差最大的爐膛出口處，這是造成鍋爐左右側(cè)再熱汽溫巨大偏差從而導(dǎo)致再熱器超溫爆管的主要原因之一。
（2）措施
　　鍋爐右側(cè)的偏燒現(xiàn)象由于切向燃燒鍋爐設(shè)計(jì)形式不能改變，偏燒不可避免的地存在，因此只能從管子材質(zhì)方面著手考慮，即采用高規(guī)格管子材質(zhì)，提高管子的耐溫性能。經(jīng)調(diào)研，在吳涇、沙角、嘉興、外高橋工程的1025t/h鍋爐上，以及其后的一大批配300MW機(jī)組的1025t/h鍋爐上，均已廣泛地采用了SA213 T-91 材料以取代12Cr2MoWVTiB材料，并且沒有發(fā)生過再熱器超溫爆管事故，證明SA213 T-91 材料完全能勝任這一高溫部件的工作。因此可以將我廠末再12Cr2MoWVTiB材質(zhì)更換為TP304H（最外圈）和SA213-T91（其余各圈）材質(zhì)。
      2.2.2　對(duì)于12Cr2MoWVTiB材質(zhì)問題
（1）原因分析
　　早在六十年代初，為使我國(guó)電站鍋爐制造事業(yè)向大容量高參數(shù)發(fā)展，根據(jù)我國(guó)礦產(chǎn)資源情況，要求研制出能用于工作溫度為600～620℃的鎳鉻含量較低的耐熱鋼種,當(dāng)時(shí)我國(guó)南方地區(qū)研制了12Cr3MoVSiTiB(П-11)鋼種,但由于管子成材率低，管子強(qiáng)度數(shù)據(jù)亦偏低等原因，未能達(dá)到原先設(shè)計(jì)要求值，因此在七十年代末逐漸停止使用，代之以鋼研-102材料。八十年代在引進(jìn)300MW-600MW機(jī)組鍋爐的過熱器和再熱器等受壓件中決定采用鋼研-102材料，在300MW鍋爐設(shè)計(jì)中，末級(jí)過熱器受熱面管子金屬溫度在570℃左右，全部采用鋼研-102材料，屏式過熱器中，有部份管子金屬溫度在570℃左右，亦采用了鋼研-102材料，經(jīng)過多年使用，末發(fā)現(xiàn)有爆管等不正常情況。末級(jí)再熱器中有部份管子金屬溫度在600℃左右，我廠也采用了鋼研-102材料，這些采用鋼研-102材料的再熱器管，在投運(yùn)2～3年以后，在末級(jí)再熱器的高溫部位均先后發(fā)生了多次爆管事故，經(jīng)對(duì)末級(jí)再熱器的鋼研-102管材表面進(jìn)行宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)這些管材表面均存在著嚴(yán)重的氧化銹蝕情況，一般均有3～4層的氧化皮，每層厚度約在0.5毫米左右。實(shí)踐證明鋼研-102材料的高溫抗氧化性能較差，未能達(dá)到研制時(shí)的性能要求，因此不宜用于600℃左右的工作溫度。
　　對(duì)于切向燃燒鍋爐來(lái)說(shuō)，在再熱器區(qū)形成的煙氣側(cè)偏差情況，應(yīng)該說(shuō)基本上是相同的，問題在于末級(jí)再熱器所采用的材料，國(guó)外均采用了SA213  Tp-304H奧氐體的耐熱不銹鋼，該鋼材的抗氧化溫度可以高達(dá)704℃，所以從末出現(xiàn)過超溫爆管等事故，這就說(shuō)明既然煙氣側(cè)的偏差是難易徹底消除的，只要選用合適材料，同樣可以保證鍋爐愛壓部件的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。
（2）措施
同2.1.2措施
      2.2.3 　對(duì)于再熱器受熱面面積過多問題
（1）原因分析
      在1、2號(hào)爐的鍋爐熱力計(jì)算中，對(duì)于爐內(nèi)換熱計(jì)算，美國(guó)CE公司按照清潔爐膛計(jì)算，（爐膛沾污程度“dirty“值=0)計(jì)算結(jié)果，爐內(nèi)輻射換熱強(qiáng)烈，計(jì)算爐膛出口煙溫較低為1005℃。但在實(shí)際運(yùn)行中，根據(jù)電廠提供的煤質(zhì)資料來(lái)看這些煤質(zhì)在燃燒以后產(chǎn)生的煙灰，對(duì)爐膛水冷壁將有某種程度的沾污，使?fàn)t內(nèi)輻射換熱程度變?nèi)酰瑺t膛出口煙溫的實(shí)際數(shù)值高于設(shè)計(jì)值（1005℃）使再熱器區(qū)的煙溫升高，傳熱溫差加大，引起屏再和末再吸熱量增大，再熱汽溫升高，從而導(dǎo)致再熱器超溫爆管。
　　對(duì)于鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算，爐膛水冷壁沾污程度的嚴(yán)重與否，取決于燃料的煤灰特性，和爐膛受熱面熱負(fù)荷的高低（即爐膛容積大小）。對(duì)于燃用灰熔點(diǎn)溫度t1、t2、t3較低，灰成份中易污染礦物質(zhì)含量較多，以及煤的含硫量較高的燃料，容易引起爐膛水冷壁沾污。在我廠#3、#4爐的鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算中，我們適當(dāng)取用了爐膛水冷壁沾污程度dirty=55%，經(jīng)計(jì)算后相應(yīng)的爐膛出口煙溫為1066℃和實(shí)際運(yùn)行情況較吻合，由于#3、#4爐的爐膛出口煙溫計(jì)算值高，再熱器的計(jì)算受熱面面積亦較#1、#2爐少，再加上#3、#4爐其他方面的改進(jìn)，所以未出現(xiàn)再熱器超溫爆管事故，現(xiàn)將#1、#2爐和#3、#4爐的設(shè)計(jì)差異列表對(duì)比如下：

（僅列出影響再熱器汽溫的部份有關(guān)數(shù)據(jù)）
（2）措施
　　我廠的#1、#2鍋爐因?qū)�爐膛傳熱計(jì)算中煤種的沾污系數(shù)數(shù)值取用不當(dāng)，致使再熱器和過熱器的受熱面積過多，使得運(yùn)行工況的熱力數(shù)據(jù)偏離原設(shè)計(jì)值較大，過熱蒸汽和再熱蒸汽的容易超溫。經(jīng)過熱力計(jì)算決定減少末再及屏再受熱面面積。
　　具體布置為末再的管屏高度從10.7m縮短至8.37m，內(nèi)圈高度5.5m縮短至3m（見附圖），節(jié)距排列均保持不變，計(jì)算受熱面由1673m2減少至1290m2，約減少23%。對(duì)屏再受熱面為避免繞管底部與爐膛鼻子斜坡的碰撞，可將管屏斜底，向上平移100mm，受熱面變動(dòng)很小，外圈管下底部材料可調(diào)換為T91。再熱器受熱面減少后，噴水大量減少，鍋爐的燃煤量相應(yīng)減少，熱量重新平衡，對(duì)鍋爐效率及排煙溫度均影響不大。
      2.3　吹灰器吹損
      2.3.1　原因分析
　　通過歷次大小修防磨防爆檢查結(jié)果及爆管記錄可以看出，吹灰器對(duì)受熱面的吹損主要是由于以下幾方面造成的:
a. 吹灰器內(nèi)漏
b. 吹灰器不旋轉(zhuǎn)
c. 吹灰器吹灰時(shí)帶水
d. 吹灰器吹灰蒸汽壓力過高
例如：2003年4月在#1鍋爐15米E12吹灰器孔處發(fā)生蒸汽吹損造成的泄漏；在以前大小修防磨防爆檢查中曾發(fā)現(xiàn)過長(zhǎng)吹吹損后屏過熱器最外圈、低溫過熱器水平段、省煤器豎直段的現(xiàn)象。
      2.3.2　措施
（1）大小修時(shí)宏觀檢查吹灰器孔周圍的管子，對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)的存在吹損的管子加裝防磨罩，并對(duì)吹灰器進(jìn)行檢查檢修；
（2）對(duì)內(nèi)漏的吹灰器必須及時(shí)更換合格的DVT閥；
（3）對(duì)不旋轉(zhuǎn)的吹灰器進(jìn)行檢修，修復(fù)或更換旋轉(zhuǎn)電機(jī)及變速箱；
（4）加強(qiáng)對(duì)吹灰器疏水調(diào)閥的檢修維護(hù)，保證其吹灰時(shí)能夠正常開啟進(jìn)行疏水；
（5）調(diào)整各吹灰器的壓力至規(guī)定范圍（1.0～1.5MPa）
      2.4　機(jī)械磨損
      2.4.1　原因分析
　　由于管卡、支吊架松動(dòng)，定位塊脫落，在運(yùn)行過程中與管子相互摩擦刮蹭，天長(zhǎng)日久就會(huì)出現(xiàn)管子的磨損，這是管子尤其是再熱器管子發(fā)生爆破的一個(gè)隱患。我廠曾出現(xiàn)磨損的部位是末再管卡處及低溫過熱器支吊架處。
      2.4.2　措施
　　對(duì)于#4爐末再出現(xiàn)的定位塊脫落，管卡松動(dòng)造成的管子磨損我們采取重新焊接定位塊，調(diào)整管卡子的方法進(jìn)行處理，并且加強(qiáng)在機(jī)組大小修過程中對(duì)管子支吊架及管卡等部位的檢查。
      2.5　飛灰沖刷
      2.5.1　原因分析
　　飛灰沖刷主要出現(xiàn)的尾部受熱面，煙氣攜帶的灰份顆粒在尾部煙道中造成的沖刷最為嚴(yán)重，吹損部位主要是低溫過熱器、省煤器、低溫過熱器入口聯(lián)箱、下部過熱器環(huán)形聯(lián)箱等。
      2.5.2措施
　　在大小修防磨防爆檢查中加強(qiáng)對(duì)以上部位的重點(diǎn)檢查，尤其是存在煙氣走廊的部位；在低溫過熱器及省煤器U型彎處加蓋防磨罩，聯(lián)箱上方也應(yīng)該加裝防磨裝置。
      2.6　焊工的焊接質(zhì)量
      2.6.1原因分析
　　在“四管”缺陷處理過程中，可能由于焊工的焊接標(biāo)準(zhǔn)不高，使焊接質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定要求，焊后的質(zhì)量檢測(cè)不到位等形成以后在該部位發(fā)生爆管的隱患。
      2.6.2措施
　　加強(qiáng)對(duì)焊工的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝要求，焊后探傷處理要仔細(xì)，確保不留事故隱患。
      3　結(jié)論
      在防止鍋爐“四管”泄漏工作中，通過以上措施的實(shí)施，做到超前預(yù)測(cè)，加強(qiáng)預(yù)防，收到了良好的效果。再熱器超溫現(xiàn)象得到了有效控制；再也未出現(xiàn)過因吹灰器原因造成的管子吹損問題；尾部受熱面等部位的沖刷減薄情況得到減輕。總之“四管”泄漏事故顯著降低，機(jī)組運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性大大提高。