四管泄漏問題一直以來都是電廠鍋爐安全管理中的重點注意事項,而要做好四管防磨防爆工作,首先需要對問題原因做到清晰的了解,本篇文章將四管問題進行詳細闡述,方便電力工作者有更深刻的理解。
水冷壁的爆破的原因
300MW鍋爐機組水冷壁爆破的主要原因有超溫,腐蝕,磨損和膨脹不均勻拉裂等。
a、若爐膛然燒發生在水冷壁附近,或粘墻燃燒時,該區域的熱負荷將很高,它不但會引起水冷壁結渣,而且由于該區域水冷壁汽化中心密售,則可能在管辟上形成連續的汽膜,即產生膜態沸騰。因此,傳熱系數急劇下降,傳熱惡化,即產生了第一類傳熱危機。當出現這類現象時,管壁溫度突然上升,會導致超溫爆破。
b、管內垢下腐蝕,也稱酸堿腐蝕,這是因為鍋水中的酸性和堿性鹽類破壞金屬保護膜的緣故。當鍋水中有游離的NaOH時,鍋水的pH值升高,引起堿性腐蝕。當鍋水中有MgCl2或CaCl2的pH值降低,引起酸腐蝕。當氫在垢與金屬之間大量產生時,氫可擴散到金屬中與其中的碳結合形成甲烷CH4,并在金屬內部產生壓力,引起晶間裂紋,使金屬產生脆性爆裂損壞。
c、磨損爆管。水冷壁管易受磨損的部位主要是一次風口噴口周圍。另外,吹灰器的沖刷也可能使水冷壁爆管。
在一次風、粉混合物中,每千克空氣中有0.2~0.8kg的煤粉,當一次風噴入爐膛時,如果燃燒器安裝角度不對或縮進太多,燃燒器噴口結渣、燒壞或變形,以及穩燃器安裝不當等,都會使煤粉氣流沖刷水冷辟管,使其磨損減薄導致爆破。另外,如果吹灰前吹灰器未疏水,在吹灰時凝結水就要沖刷到水冷壁上,使其冷卻龜裂,產生環狀裂紋而損壞。
如進汽壓力調節失控超過設計值,也會導致水冷壁磨損而爆管。
過熱器和再熱器的爆管
a、過熱器和再熱器通常布置在鍋爐煙氣溫度較高的區域。由于工質吸熱量大,受熱面多,總有一部分受熱面布置在爐膛的上部,直接承受爐膛火焰的輻射,因此,其工作條件比較惡劣,熱負荷較高,其受熱面積大,流阻大,流量小,其工質焓增通常比平均值大40~50%以上,所以很容易超溫爆管。實際上超溫也是過熱器和再熱器爆管的主要原因。
過熱器管材在400℃以上高溫和應力的長期作用下會發生蠕變,使管子脹粗而逐漸減薄,然后出現裂紋,當積累到一定程度時即發生爆破。鍋爐在正常運行時,過熱器出現少量的蠕變是允許的,它不影響使用壽命。但如果過熱器長期超溫,蠕變過程就加快,且超溫越多,應力越高,蠕變也越快,會使管子在很短時間內就發生爆管。
b.影響過熱器超溫的原因首先是熱偏差。在300MW機組的過熱器管組中,偏差管的工質焓增和煙溫偏差,嚴重時可能使偏差管壁溫度比管組平均值高出50℃以上,因比偏差管容易發生爆管。
爐膛燃燒火焰中心上移也是造成過熱器超溫的主要原因之一。燃煤性質變差,如揮發分降低,煤粉變粗;爐膛漏風增大:燃燒配風不當,過量空氣系數過大;爐膛高度設計偏低:燃燒器布置偏高等,都會引起火焰中心上移,造成過熱器管超溫。
爐膛衛燃帶設計過多,運行時水冷壁管發生積灰或結焦而未及時清除,鍋爐超負荷工況下運行等,會使爐膛出口煙溫升高,引起過熱器超溫。
c、高溫腐蝕:煙氣側的高溫腐蝕化學反應經過很多中間過程,但是實質上還是鐵的氧化過程。過熱器管內部腐蝕和外部腐蝕的結果,使壁厚減薄,應力增大,以致引起管子產生蠕變,使管徑脹粗,管壁更薄,導致應力損壞而爆管。
省煤器的爆管
省煤器爆管是電廠常見的事故之一,引起省煤器泄漏的原因有:給水品質不合格,給水中含氧量多,造成管子內壁氧腐蝕損壞;給水溫度和流量變化,引起管壁溫度變化,造成管子熱應力過大引起管子損壞;管子焊接質量不好,也會使管子損壞;飛灰磨損,使管壁減薄,強度下降而損壞等。其中省煤器管的磨損是損壞的主要原因。
鍋爐在燃用煤粉時,燃燒產物煙氣中會帶有大量飛灰顆粒,這些灰粒隨著煙氣沖刷受熱面,不斷撞擊管壁,由于灰粒具有一定的速度和動能,每一次撞擊都會從金屬管壁上削去極微小的金屬屑,時間一長,管壁變薄,強度降低,結果造成管子爆破,使受熱面泄漏,這就是受熱面的磨損過程。在對流受熱面中往往又以省煤器受熱面嚴重。
鍋爐負荷高低、漏風大小、燃燒完全程度等都會影響到磨損的程度。鍋爐負荷增加,煙道漏風增加,都將導致煙速的提高,因而加劇受熱面的磨損。運行中如燃燒不良,飛灰中的含碳量增加,比灰粒更硬的焦碳粒就將加劇對受熱面的磨損。又如運行中由于受熱面局部結渣或堵灰,使局部煙道堵塞,這必將使流通截面上的煙氣流速增大,從而也加快了對管子的磨損。
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