一起600MW超临界锅炉水冷壁泄漏事件的分析

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摘要:水冷壁是锅炉设备的重要部件，在运行中易出现爆管泄漏。文章通过某电厂机组实例，对泄漏原因进行分析，并给出相关应对措施，以期为提升电厂运行水平而抛砖引玉。中国论文网qe7?cIg

关键词:水冷壁;超临界;泄漏中国论文网v!T+Ir+iq

0  引言中国论文网9G.`x P_y5T:bng

水冷壁是锅炉受热面的重要部件，其结构形式在不断变化。实际生产中，由于高温腐蚀、燃烧煤种、应力拉裂、运行环境等多种因素的影响，水冷壁易出现爆管泄漏现象。文章通过对某电厂机组实例的分析，对泄漏原因解析，并给出解决措施。

1  设备概况中国论文网$SX4yz|Kb$@
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某发电有限公司2×600MW超临界锅炉是由哈尔滨锅炉厂与美国ALSTOM公司合作设计(结合燃用神府东胜煤经验)、联合制造的。锅炉型号：HG-1900/25.4-HM2。锅炉概况：单炉膛平衡通风、一次中间再热、变压运行、∏型露天布置(全钢架、全悬吊结构)、固态排渣、尾部双烟道、前后墙对冲燃烧、带内置式循环泵启动系统。中国论文网4@.m!@1aq

水冷壁结构：①水冷壁由两种类型共450根光管围绕而成，光管直径分别为38.1mm和34.93mm，节距分别为56mm和54mm；②管间用扁钢焊接以形成全密封炉膛；③前、后墙水冷壁在标高18144mm处形成冷灰斗(与水平夹角55°)，冷灰斗下倾至6600mm处形成出渣口。④经过灰斗拐点后，管带以17.893°的螺旋倾角盘旋上升；⑤垂直管圈高20m，螺旋管圈高40.02m，螺旋圈数1.6；⑥在水冷壁管出口装设65个壁温测点，在前、侧墙垂直管屏装设31个壁温测点。

2  水冷壁泄漏过程及原因分析中国论文网O]@O Dmv

2.1 泄漏过程描述中国论文网$mkBwQ| w#xg

2012年8月23日，机组补水量大量增加。运维人员进行现场检查，发现#2锅炉右墙垂直水冷壁C08吹灰器附近有漏泄声。8月24日，1号机组停运，运维人员通过升降吊笼检查发现C08吹灰器吹扫孔下有一根管道出现泄漏，漏泄点爆口呈鱼嘴型，且集箱小管根部焊缝有裂纹，见图2所示。另外，泄漏点附近呈现明显的因长期超温过热而引起的胀粗现象。

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图1  水冷壁泄漏情况中国论文网,pG?\+fN4U$Y-@

后续处理：①将漏泄点附近的护板、管子鳍片、支撑工字钢等割除，发现水冷壁外侧有磨损情况，最大磨损深度约0.7mm。②对管子进行切割检查，未见异物堵塞；③#1锅炉注水打压1.5MPa，新增两处泄漏点，检查后发现长时间冲刷引起的管壁减薄很严重；④对泄漏管段进行更换后，锅炉点火运行并正常工作。

2.2 原因分析

事件发生后，运维人员从锅炉运行的机理出发，总结出以下几个方面的原因：中国论文网_7Zf(yPA8G|t

⑴应力原因。锅炉运行时，受热面受热后，水冷壁势必要向两侧进行膨胀，因与工字钢距离达不到最低要求而摩擦到了工字钢。随着锅炉的多次启、停，这种摩擦也会发生多次，致使该处管子发生疲劳并形成疲劳裂纹，最终成为漏泄产生的因素之一。

⑵腐蚀原因。通过对切割下来管子的检查，发现该区域管壁存在高温腐蚀现象，高温腐蚀是高参数、大容量机组锅炉水冷壁外侧经常发生的缺陷之一。燃料（煤粉）中含有硫，主要是以硫化铁FeS、硫酸盐、有机硫三种形式存在，其中由于FeS硬度较高，在磨煤机内部很难被粉碎，再加上其本身质量较大，在炉内会随高温烟气旋转甩至水冷壁表面上，在炉内燃烧工况不良的情况下，水冷壁附近易产生还原性气氛，当管壁温度在450℃左右时，会发生以下还原反应：FeS₂→FeS＋S，当有H₂S和SO₂存在时，也会发生2H₂S＋SO₂→2H₂O＋3S，在350℃以上时，自由硫原子S和水冷壁上的铁原子Fe发生反应Fe＋S→FeS，H₂S也会和Fe直接反应生成FeS，或透过松散的Fe₂O₃与致密氧化物Fe₃O₄（Fe₂O₃-FeO）中的FeO反应生成FeS。由于FeS及Fe₂O₃都比较疏松，不能起到良好的保护作用，这样就会发生以下过程：老的高温腐蚀层在吹灰蒸汽的吹扫下被剥离，新的腐蚀层形成，接着又被剥离，如此周而复始，导致管理越来越薄。这也是该区域易成为泄漏点的原因之一。

3  防范措施探讨

⑴控制锅炉启、停过程中的负荷增、减速度，防止负荷急剧变化；中国论文网`w1L oS k!f-w+~W:~

⑵遇有停炉机会，要进入锅炉内部对水冷壁管情况进行逐根检查，特别对膨胀变形部位要重点关注。对管壁厚度低于标准太多的安排更换。中国论文网7l-z8n(X:g\

⑶加强燃烧调整(如增加中间燃烧器的煤粉量，减少两侧燃烧器的煤粉量)，提高二次风的旋流强度，以保证煤粉快速燃烧、降低水冷壁侧墙的还原气氛。

⑷采用防腐材料(如NiCr、Fe等合金)在水冷壁外壁热喷涂，减缓水冷壁腐蚀速率。

⑸定期对吹灰器入口压力进行校验，防止蒸汽压力过高吹损水冷壁管。确保吹灰器喷口行程大于等于45mm。中国论文网"Q PK8N])Ra

⑹煤质变化时需通过试验来确定燃烧器的合理配风。详细为：①首先要确保NO_x不超标；②然后要尽量减小燃尽风的开度；③其次确定合理的过量空气系数，在不同负荷下确定相应的最佳氧量。

4  结语中国论文网"?N,f7lk&gh&r

综合上述，为防水冷壁泄漏，应坚持“趋势分析，超前控制，重在检查”的原则，将“预防”和“检查”有机结合，并举一反三，加强对重点部位的管控。案例所涉及电厂在随后的生产中加强了对水冷壁两侧墙的防腐力度和应力排解，使泄漏现象得到明显控制。该厂的经验值得类似机组参考。中国论文网0` d*F J8rQb9R7qQ

参考文献

[1] 卢宾文.600MW超临界锅炉水冷壁泄漏原因分析及防范措施[J].机电信息,2012.(2):38-39.

[2] 洪小飞.600MW超临界锅炉水冷壁管道一次泄露原因分析及处理[J],机电信息,2013.(3)：48-50

[3] 狄万丰.1900t／h锅炉水冷壁管泄漏原因分析及处理[J],发电设备,2013.(9)：173-174 中国论文网&eubl4X8}

[4] 徐远鹏.锅炉水冷壁高温腐蚀原因及对策[J],中国电力，2005.(10)：76-79

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