鍋爐水冷壁爆管原因分析及處理

張鵬程

摘 要：供熱機組鍋爐頻繁爆管，嚴重影響著設備運行的安全性和可靠性。通過分析西北某電廠鍋爐水冷壁頻繁爆管的事故原因，從化學監督、金屬監督、運行、檢修等方面入手，認真分析，制訂整改方案，從而有效解決了鍋爐爆管的問題。

關鍵詞：水冷壁；爆管；水循環；水動力

中圖分類號：TM621.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.107

西北某電廠的鍋爐是俄羅斯生產的超高壓自然循環煤粉鍋爐。該鍋爐的設計參數是：鍋爐最大連續蒸發量為420 t/h，主汽壓力為13.7 MPa，主汽溫度為560 ℃，于1998年正式投產運行。

2000-11至今，該鍋爐頻繁發生水冷壁爆管事故。到2011-05-06，已經發生了18次水冷壁爆管事故，主要發生在1號角和3號角。從2010-06-17至今，已經出現了9次水冷壁泄漏和爆管事故，其中，泄漏4次，爆管5次。從2011-01-01開始，已經發生了6次泄漏爆管事故，大有頻發加劇的趨勢。

1 爆管特征具有典型性

水冷壁泄漏的部位比較集中，1號角6次、2號角2次、3號角9次。這說明，泄漏的部門主要是1號角和3號角。其中，1號角主要是水冷壁鰭片管處泄漏（拉裂），3號角主要是過熱性質爆管。

2 爆管的原因分析

通過分析氧腐蝕取樣、pH值、爆口特征、金相情況、燃燒調整、爆管前工況，設備改造、檢修工藝和檢查情況等各項內容，客觀地分析、討論了鍋爐水冷壁爆管的相關情況，并得出以下結論。

2.1 水冷壁干鍋留下隱患

在投產初期，鍋爐運行時曾經出現過干鍋情況，歷時3 h，干燒后，膨脹不均造成水冷壁角部鰭片拉裂水冷壁管漏泄。這會對水冷壁造成有不同程度的損傷，給其留下一定的隱患。在工作后期，主要更換了水冷壁前后墻中間管組，并沒有更換角偶部分的管子。

2.2 事故后換管不全面

一旦水冷壁爆管，大量的水就會從爆口泄漏，減少同組集箱其他水冷壁管的水量，破壞了正常的水動力工況。如果沒有及時停爐，尤其是在鍋爐負荷較高時，極有可能會導致其他水冷壁出現短期過熱的情況，特別是相鄰管子。從電廠爆管事故后換管記錄來看，出現這種情況的主要原因是對同聯箱管組的檢查不夠，留下了爆管隱患。

2.3 水循環弱、水動力被破壞

從爆口特征、金相和理論分析入手，確定鍋爐水冷壁頻繁爆管是水循環弱、水動力被破壞導致水冷壁管短時過熱而爆管。

造成水循環弱、水動力被破壞的原因有以下幾點：①角部鰭片部位漏風造成水冷壁管被冷卻；②吹灰時，會吸收爐膛一定的熱量，同時，水流通過水冷壁管時冷熱交替，減少了水冷壁內部吸熱量，使得水冷壁被冷卻；③抽汽量增加，輔汽壓力降低，低脫無法投運，聯成閥存在缺陷，降低了給水溫度；④除塵器工作效率低，吸風機葉片黏灰動平衡破壞停運檢修，低預下體磨損、腐蝕漏風、風量不夠，致使鍋爐低負荷運行。

2.4 運行水位較低

鍋爐的水位對建立正常的水冷壁循環有非常重要的意義。一旦水位偏低，就會使水冷壁的水循環性能變差，尤其是對于角偶弱受熱區的管子。從目前能查到的最近2次運行記錄來看，2次爆管水位是從正常水位（+20 mm以上）降低到-100 mm以下（-118～-103 mm），并且持續了近10 min后，就發生了水冷壁爆管事故。從目前所掌握的數據看，鍋爐對水位比較敏感，持續低水位會在一定程度上加速爆管。

3 鍋爐水冷壁改造方案

3.1 更換鍋爐以下范圍水冷壁管排聯箱

在更換鍋爐以下范圍水冷壁管排聯箱時，要注意以下幾點：①左、右側墻水冷壁管排從標高17 610 mm（爐膛水吹灰墻孔中心線下1 340 mm）至左、右側墻水冷壁下聯箱接管座管排要全部更換。②左墻（1號角）從前往后數1～6根水冷壁管為一片，所以，要更換從水冷壁上聯箱接管座至標高20 605 mm（C層燃燒器噴口中心線向上1 805 mm）處的水冷壁管，材質為20G；右墻（3號角）從后往前數1～6根水冷壁管為一片，所以，要更換從水冷壁上聯箱接管座至標高20 605 mm（C層燃燒器噴口中心線向上1 805 mm）處的水冷壁管，材質為20G。③前墻（1號角）水冷壁管A往B數1～10根管為一片，更換從水冷壁上聯箱接管座至標高20 605 mm（ C層燃燒器噴口中心線向上1 805 mm）處的水冷壁管。為了提高此部位材質的強度，材質為15CrMo。后墻（3號角）水冷壁管B往A數1～10根管為一片，更換從水冷壁上聯箱接管座至標高20 605 mm（ C層燃燒器噴口中心線向上1 805 mm）的水冷壁管。為了提高該部位材質的強度，所選材質為15CrMo。④前、后墻水冷壁管排（喉部）各4片，從標高11 560 mm（A層燃燒器噴口中心線下1 840 mm）至前、后墻水冷壁下聯箱接管座管排全部更換。⑤對于1～4號角燃燒器噴口壓火管（1號、3號角各8根水冷壁管，2號、4號角各10根水冷壁管），從標高20 605 mm（C層燃燒器噴口中心線向上1 805mm）至標高11 560 mm（A層燃燒器噴口中心線下1 840 mm）的冷水壁管全部更換。⑥為了消除1號、3號角角部膨脹不均的情況，將1號、3號角角部鰭片從上至下的直角連接改為圓弧連接。⑦更換3號角水冷壁后墻從B往A數第一個水冷壁上聯箱，并對應管排做通球試驗。⑧在水冷壁更換范圍內，更換看火孔（20個）、人孔（2個）墻箱，讓管加工。

3.2 其他相關工作

在鍋爐水冷壁改造過程中，其他的相關工作包括：①重新找正測平爐膛剛性梁，檢查角部連接件，檢查校正水冷壁連接耳板，檢查導向裝置，膨脹滑銷復位；②加快電除塵器的改造速度，改善吸風機工作條件，減少停運次數，使鍋爐保持高負荷運行；③檢查汽包內部的腐蝕和結垢情況，檢查內部焊口、焊縫汽水分離裝置的嚴密性，拆除檢查1號、3號角對應的旋風分離器、洗汽板、均汽板和各部固定銷釘的緊固情況，檢查、清理水位表管和加藥管等管口，確保蒸汽品質；④更換1～4號角A層、B層燃燒器，更換一次風管12個調節縮孔；⑤校核鍋爐水質化學在線儀表，更換有問題的儀表；⑥更換9號機高加盤管，減小給水溫差大的問題，提高給水溫度；⑦重新測量爐膛尺寸，并找正，重新找燃燒切圓，并調整燃燒器噴口角度，進行爐內空氣動力場飄帶試驗；⑧重新安裝水冷壁下聯箱膨脹指示針、板，確保監測的準確度；⑨按照保溫工藝工序的要求恢復水冷壁爐墻保溫。

4 取得的成效

鍋爐水冷壁的局部改造在很大程度上提高了運行的可靠性和穩定性，而設備運行周期的延長，提高了設備運行的安全性和經濟性。鍋爐水冷壁管排局部改造后一直穩定運行，沒有發生過一次非停，大大減小了設備非停而引發的社會不良效應。另外，設備缺陷的減少節省了備品備件的消耗費用。

〔編輯：白潔〕

Cause Analysis and Treatment of Boiler Water Cooling Wall Tube Explosion

Zhang Pengcheng

Abstract： The boiler tube of heating unit is frequently burst， which seriously affects the safety and reliability of the equipment operation. In this paper， by analyzing the cause of the accident in the boiler water wall of a power plant boiler， the paper analyzes the chemical supervision， metal supervision， operation， maintenance， etc..

Key words： water cooling wall； burst pipe； water cycle； water power

文章編號：2095-6835（2015）19-0108-02