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水冷却壁爆管原因及对策

来源:山东神腾电力建设有限公司辽宁分公司 发表时间:2021/1/30 17:07:31

水冷却壁爆管原因及对策

炉膛内壁上布置有主要用水冷却的受热面,称为水冷壁。在工业和电站锅炉中主要采用蒸发受热面。水冷却塔的主要作用是吸收炉内辐射热,加热水至饱和蒸汽;保护炉壁,简化炉壁结构,减轻炉壁重量,使炉壁外表面温度降低;吸收炉内热量,将烟气冷却至炉膛出口所允许的温度,减少炉膛出口产生的残渣,防止炉膛出口产生残渣。
水冷却壁爆管原因
一种腐蚀。
根据腐蚀位置和所处环境的不同,锅炉水冷壁管的腐蚀可分为蒸汽侧腐蚀和向火侧腐蚀。
一、蒸汽侧的腐蚀。蒸汽侧的腐蚀类型有碱腐蚀、酸腐蚀、氧腐蚀、氢气腐蚀、应力腐蚀的破裂、沉积物下的腐蚀和腐蚀疲劳等。
a)氢腐蚀;裂口部分向外扩展,边缘为不规则钝边,减薄不明显,呈脆性破坏。内部壁上有明显的垢,部分垢已脱落。因汽水品质差,内壁形成以氧化铁为主的垢层,结垢传热性能差,使得结垢下的金属管壁温度升高,渗入垢下的炉水迅速蒸发,无法与炉管内的炉水混合,导致结垢水中各种杂质浓度增高,形成游离的氢氧化钠,结垢下浓缩的氢氧化钠溶液极具腐蚀性,使炉管内壁表面的保护膜溶解,这部分钢与游离的氢氧化钠反应生成氢原子和亚铁酸钠,而后者水解为Fe3O2和氢原子。由于H原子不能被水冲走,它就开始向金属内部渗透,形成了氢腐蚀。
二是蒸气腐蚀。水冷壁管频繁爆管均发生在卫燃带附近热负荷较高的地区,当该地区的温度超过400℃,当管内产生汽水分层或循环停滞时,容易发生蒸汽腐蚀,反应均生成甲烷,甲烷在钢中的扩散能力很低,容易聚集在晶界原有的微观空隙中,随着反应的继续进行,晶间甲烷量不断积累,增加,其分子很大,不能扩散到钢中,因而在晶粒间产生极高的局部内压力,从而沿晶界产生晶间裂纹,进而形成微裂纹,使钢体性能急剧下降,不能承受工作压力,造成水冷壁爆管泄漏。
三、碱腐蚀。整体表现为管子向火表面内壁腐蚀凹陷不均匀,呈壳状,凹陷处无裂纹,漏口壁厚明显减薄;管子整体无管壁胀粗,内壁有明显积垢。在包括氧化铁垢、硅酸盐垢和钙镁垢在内的多孔沉积物中,由于炉水的蒸腾作用,游离NaOH在炉水中形成极高的浓度,使炉管金属发生垢下碱性腐蚀。当腐蚀坑加深时,管壁逐渐变薄,管道能承受的应力逐渐下降,最终引起爆管。
二、向火边的腐蚀。
火炉侧水冷壁腐蚀即高温腐蚀,根据高温腐蚀产生的原因和腐蚀产物成分分析,煤粉锅炉水冷壁的高温腐蚀大致可分为以下几类:硫酸盐型高温腐蚀、硫化物型高温腐蚀、氯化物型高温腐蚀和还原气氛引起的高温腐蚀。
宏观过热表现为原始爆口呈喇叭状,边缘尖而薄,爆口有剪切唇,呈撕裂状,变形严重,内壁光滑,向火侧表面有黑色氧化层,有明显的塑性变形,为韧性爆口。
爆管主要是由于短时急剧过热而导致材料高温强度下降,导致塑性变形和瞬间破裂,而非长时间过热而导致蠕变失效开裂。许多情况是由于异物堵塞水冷壁,导致介质在管路中流动不畅,被异物堵塞的水冷壁无法得到可靠的冷却,短时急剧过热导致材料高温强度下降,从而导致瞬间破裂。
二是磨损。
机器的磨损。
机械性磨损是指管卡变形、开焊、支架松动、定位块脱落,以及在使用过程中与管子相互摩擦、摩擦而产生的管子磨损。当磨损达到一定程度时,管道承压能力将大大降低,并最终导致爆破。
落渣与磨损二。
过热器或燃烧器区域的炉壁上的粘结灰从高处掉下来,撞到锅炉冷灰斗倾斜的水冷壁上,使炉壁表面受到冲击或磨损变薄,从而引起爆管。
三煤颗粒的磨损。
这类磨耗在燃煤锅炉旋流式燃烧器出口水冷壁部位较为常见。第二次风旋转强度大,使煤粉颗粒在向前运动时受到离心力的作用,进入炉膛时,对燃烧器出口水冷壁造成冲击,使管壁磨损。
四、焊接质量
锅炉的各个受热面都是由焊接构成的,造成事故的根本原因是焊口的焊接质量和焊缝的组织不合格。焊口未熔透、未焊透、气孔、砂眼、夹渣、裂纹、咬边等缺陷是导致焊口处发生爆管的主要原因。
三、预防性措施。
强化操作管理,严格操作,严禁锅炉超负荷运行,严格按规程升、降负荷,加强管壁温度监控,降低管壁超温。采用DCS等系统,不仅降低了耗电,而且使煤粉颗粒更加均匀,燃烧更加安全,避免了燃烧不完全的煤粉颗粒冲蚀水冷壁而产生磨损爆管。
对煤样进行化验分析,对煤粉细度和磨煤机耗煤量进行最优匹配,以确保煤质稳定,给煤量均匀,减少机械不完全燃烧损失;加强燃烧调整,防止出现火焰倾斜、贴壁、受热面冲刷等不良现象。
风量分配控制合理,避免风量过大或缺氧燃烧。投运和停运的燃烧器应注意分布对称、均匀,以减少热力偏移,防止受热面超温;锅炉结渣应及时吹灰和清理,防止形成大渣块后落下砸坏冷灰斗水冷壁管。
严格执行水处理分析技术监督,严格执行汽水品质检验取样和化验规程,确保汽水质量优良。根据锅炉停炉时间的长短,采取不同的停炉维护措施,根据炉垢数量、炉垢类型和运行周期适时对锅炉进行酸洗,以保证水冷壁管的换热效果;加强吹灰管理,制定合理的吹灰程序、参数(压力、疏水时间、末端温度等)和吹灰周期,避免因操作不当或吹灰设备存在缺陷而引起的受热面吹损。
对锅炉各受热面温度及锅炉参数严格控制在允许范围内,防止超温、超压、满水、缺水等事故发生。在启动阶段的参数控制应严格按照启动曲线进行,锅炉变工况运行时,应加强对水冷壁、过热器、等受热面壁温和工质温度的监控与调节,防止出现参数大幅变化和管壁出现超温现象。
除了加强焊工的技术培训,提高其技术水平和工作责任心外,还应严格按照技术规范,提高焊口无损检测的质量和水平。
炉水冷却壁的泄漏,爆管现象,原因及处理。
现象:
一:汽包水位降低,严重时,汽包水位急剧下降,且给水量大于蒸汽流量不正常。
二是炉内负压瞬时偏正,不稳定;
三:炉管检漏器报警。
四、检查孔、门、壁炉等不严密的地方可向外喷射烟气和水蒸气,有明显的漏气声。
主蒸汽流量,主蒸汽压力下降;
泄漏后各段烟温均下降,排烟温度也下降。
锅炉燃烧不稳定火焰变暗,严重时会引起锅炉火灾。
八:引风机自动运行时,静叶开度异常增大,电流增大。
理由:
一:给水、炉水质量不合格,导致管内壁腐蚀或结垢过热。
二是炉泵工作不正常,造成炉水循环不畅。
三、燃烧调整不当,火焰偏斜,造成水冷壁被煤粉冲蚀磨损。
节流圈安装不正确,管子里有异物,导致水循环不良。
五是管壁长期超温运行。
吹灰器内漏或未正常退出,蒸汽吹破炉管。
七、管道质量不合格,焊缝质量差。
水冷壁结焦。
大焦块砸坏水冷却壁管道。
十:锅炉长期超压运行。
锅炉起动升温,升压过快。
十二、管道老化失效。
锅炉严重减水处理不到位,继续上水使管急冷,锅炉严重减水使管过热爆管。
水冷却壁膨胀受阻。
加工:
一:当水冷壁管泄漏不严重时,可适当降低运行参数,降低运行负荷,密切关注泄漏部位的动态,做好事故预想,报告值长,请示尽快停炉。
二、如水冷壁爆破无法维持正常水位,应立即停炉。停炉后继续加强上水,当水位无法恢复时停止上水,省煤器再循环门不应开启。
三、水冷壁爆破严重减水时,应采取以下措施。
A)立即停炉,保持引风机运转,排除炉内蒸汽。
二、停炉后继续上料,保持汽包水位。
三、如不能维持水位,应停止炉水循环泵和给水泵的运转。
(4):电除尘应在停炉后立即断电。

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