分析锅炉四管爆破问题及对策

分析锅炉四管爆破问题及对策

郑成杰

(神华国能宁夏煤电有限公司宁夏回族自治区银川市750000)

摘要：当锅炉发生爆破事故时，高温高压的汽水喷出，应立即按规定进行处理，若处理不及时扩大了爆破的面积，影响设备的寿命和安全，严重时造成人身伤亡，给国家和个人带来巨大的损失。因此，防止和尽快消除受热面四管爆破事故，对保证机组安全经济运行至关重要。本文分析锅炉四管爆破事故现象，并对事故出现后的处理提出一些要求。

关键词：锅炉四管；爆破；预防

锅炉四管爆破是发电厂重点防范的事故之一，多年来锅炉专业从基建安装到生产运行都积极采取有针对性的防范措施，以保证机组安全稳定长周期运行。现在大型电站单元机组发生的各类事故中，锅炉四管爆破损坏引起泄漏事故是常见的，也较为严重。据电力系统统计数字表明，发生事故的次数约占锅炉总事故，虽然现在管子材料和焊接技术上比以往有所提高，但四管爆破事故的发生机率仍然很高。

一、锅炉四管爆破分析

1、给水流量显著的大于蒸汽流量，汽包水位急剧下降，蒸汽压力下降，但省煤器泄漏时对汽压影响不大；在爆破管子周围有蒸汽喷射声和振动或其它异常声音。

2、炉膛负压不稳定或变为正压，引起燃烧不稳，甚至造成熄火，这一现象以水冷壁爆管最为明显，而省煤器爆管泄漏对燃烧工况影响较小；烟道两侧出现较大的烟温差，泄漏侧烟温低，排烟温度降低，两侧空气预热口出口热风温度偏差增大；炉膛或烟道不严密处有炉烟和湿汽冒出，并伴有喷射声，引风机静叶不正常的开大，引风电流增大。

3、过热蒸汽或再热蒸汽压力下降，再热器爆管时，由于再热蒸汽压力下降，在机组负荷不变的情况下，主蒸汽流量增加；蒸汽温度不稳定：水冷壁爆管汽温下降，过热器或再热器爆管后，部分管段、管壁可能超温。

二、四管爆破的原因及预防

1、锅炉启动或停炉等操作中不按规程要求或与要求不符。如：冷态启动汽包上水时，其水温或上水速度不符合要求；点火时，升温、升压或升负荷速度太快；停炉时，冷却速度过快，放水过早等，造成受热面管壁受热严重不均，产生很大的热应力及热膨胀不均造成管子爆破。

2、运行中由于炉内燃烧调整不当，引起火燃中心偏斜，使火焰撞墙，造成炉膛结焦或因灰份颗粒太大而严重冲刷管壁，使水冷壁过热、再热器和省煤器等设备磨损。由于燃烧调整不当或煤粉过粗，在炉膛出口处至尾部烟道之间沉积可燃固体颗粒，发生二次燃烧而使过热器、在热器和省煤器过热损坏；运行中汽包水位控制不当；造成严重缺水或满水事故，引起水冷壁和过热器管的爆破事故等。因此，运行中必须根据锅炉工况变动情况，及时调整好燃烧维持炉内良好的空气动力场，调整好炉膛负压及风量风速，保持火焰中心不偏移，经常吹灰除焦，保持受热面清洁以防受热面管壁超温而爆破，但除渣除焦时不得损坏受热面。

3、运行中锅炉负荷突变，如负荷突然减少，锅炉蒸汽压力升高易使部分水冷壁管中水循环破坏，如变慢或停滞。另一方面炉内需要减弱燃烧，因此，必须停运部分喷燃面或给粉量减少，在停运的喷燃器时，周围的水冷壁管热负荷就急聚下降，可能造成这部分管子的水循环处与停止状态，如果负荷减少速率过大，就可能使受热面发生超压而爆破。

4、受热面管子超温损坏。引起受热面损坏的原因多种多样，但由于超温致使受热面损坏还是很常见的。运行中对流或辐射受热面的管子，影响其寿命的主要因素就是管壁的平均运行温度，平均壁温超过设计允许值即为超温严重影响管壁的强度，并导致爆破事故，超温爆管仍是目前威胁锅炉安全运行的主要原因之一。超温又分长期超温和短期超温。要减少管壁的超温，必须保持良好的燃烧，调整炉内工况及热负荷，维持良好的水循环，避免管材受热不均，防止管壁温度的急骤上升，使管壁热应力增大、管子变形而发生爆破。

5、给水质量差，除氧效果差，严重腐蚀省煤器管内及水冷壁结垢，引起受热不均，水冷壁水循环变慢或部分停滞造成水冷壁过热而损坏。为了防止受热面管壁的腐蚀和结垢，应加强对给水和炉水质量的化学监督工作，提高水处理质量，除氧效果，对锅炉进行定期和不定期排污，对受热面管子定期割管抽样检查，发现不符合要求时，及时更换。锅炉超过规定的连续工作时间或曾发生满水以致进入过热器时，都必须进行过热器冲洗，除掉管内积盐。停炉期间对汽包过热器再热器及水冷壁要进行防腐保养。

6、烟气侧加热过强。在烟气侧影响受热面管壁温度的是烟温和烟气流量，烟温和烟气流量按调节汽温的要求进行控制，当它们调节失控时，流经受热面的烟气温度和流量发生变化，辐射和对流受热面的热负荷就要重新分配。炉膛结焦严重时，水冷壁的吸热量减少，对流受热面的吸热量增多，容易使过热器再热器和省煤器超温，为了防止上述现象发生，除防止结焦外，还要根据锅炉运行工况，定期和不定期增加吹灰次数。负荷突然增加时，要加强燃烧，使炉膛出口烟温升高和烟气流量增加，特别是高加停用时，要大量增加减温水喷水，防止受热面管壁超温。另外炉膛热负荷的大小对水冷壁管壁温度影响也很大。因此，为防止受热面超温必须严格控制锅炉热负荷的变化率。

三、锅炉四管爆破事故的处理

若水冷壁或省煤器管损坏不严重时，系统不允许停机，可以采用加强给水维持汽包水位，稍降负荷，维持系统运行，这时应对漏点和指示仪加强监视，注意事故的发展，防止事故扩大。及时向上级汇报。待允许停炉时，再停炉进行处理。如果受热面损坏严重，不能维持汽包水位，应紧急停炉，进行事故处理。但在停炉过程中给水不能停，应尽量维持汽包水位，以防汽包严重缺水，造成部分受热面干烧。停炉后引送风机应继续运行一段时间，维持风量大于30%吹扫，充分排除炉膛内和烟道内积存残余的可燃物，防止内燃。过热器和再热器损坏不严重时，如果在高峰负荷，允许降低压力维持短时运行，待负荷高峰过后降负荷停炉处理，当然维持运行的时间越短越好，以免爆破管危及邻近管子的安全，造成事故扩大。如果过热器和再热器受热面严重损坏时，无法维持汽温汽压或无法避免过热器再热器壁管超温，严重威胁人身和设备安全时，应立即紧急停炉，进行事故处理。

四、案例

某发电公司二期4号锅炉，在二期工程4号锅炉准备水压试验前，二期工程部组织了质量监督检查，发现炉顶密封施工有问题，查阅制造厂家炉顶密封结构图纸后，确认施工与厂家设计不符，存在重大问题。公司制定了处理方案，推迟了水压上水时间，由施工单位立即处理，按设计要求及时进行了消除。该事故隐患是由于施工技术员技术交底不够、焊接人员对炉顶密封结构不熟悉所致，并且各级质检人员漏检，属于重大失误。

1、加强基建管理

1）把好进厂技术检验质量关。二期工程在锅炉设备选型、制造及进厂检验各环节都加强了管控力度，采取了管控措施。专业技术人员在设备定货前针对同类型机组出现的四管漏泄问题，在签定技术协议时对制造过程就提出了技术要求，预防同类故障的发生。对制造环节，委托监造监理全过程质量监督，进厂后，严格开箱验收，专业人员对口进行设备进厂检验，把设备缺陷消除在安装之前。二期工程进厂检验发现4缺陷，其中钢结构部分5项、受热面部分41项，以上设备缺陷经业主、设备厂家工代、监理、施工单位共同进行现场确认，并由设备厂家工代拿出处理方案，由施工单位进行现场消缺处理，并由施工单位以缺陷通知单的形式上报业主、监理、设备厂家工代备案。水冷壁上部管排地面组合前通球检查时，发现有3根管通球不过，但小球能过，针对此事，要求施工单位按照受热面通球检查的相关规范执行，并要求施工单位对该3根管设备焊口进行拍片检查；拍片后发现设备焊口有内瘤，要求施工单位对设备焊口有内瘤按设备缺陷上报，并要求施工单位对设备焊口进行割开、打磨，然后再进行对口焊接、通球检查，检查合格后方能继续下道工序。

2）做好金属检验、焊接管理。在锅炉安装阶段，对安装焊口进行无损探伤检验；采取各种措施努力提高受检焊口一次检合格率。炉顶密封，顶棚管平整度和节距符合标准要求；顶棚管吊攀、炉顶密封铁件按图纸装齐，不漏焊。应满焊的不能点焊或间断焊；焊缝外观符合规范要求；燃烧器安装尺寸、与水冷壁连接质量符合标准要求，燃烧器切角拼缝鳍片宽度不得超限；顶棚烟道等处密封铁件的安装符合图纸要求，侧墙膜式与拆焰角、水平烟道、冷灰斗等处密封结构，满足相对膨胀和密封要求。

2、加强日常维护管理

1）逢停必检。锅炉四管的泄漏有着不可预见性，随时可能造成非计划停运且抢修工期长，影响发电。应加强锅炉防磨防爆工作，成立人员精干、覆盖面广的防磨防爆工作小组，制定防磨防爆管理制度。每台机组检修前，防磨防爆小组全体成员召开检修会，确定检查重点项目并将检查范围和项目落实到人，防磨小组内部成立三级检查。在日常工作中“逢停即检”，充分利用每次的停炉检修机会进行全面检查，发现问题及时采取措施，防止或减少四管漏泄发生。做好运行控制、设备维护工作，调动检修队伍积极性，搞好防磨防爆工作。

2）管材质量的保证措施。明确规定受监金属材料采购一定要从正规生产厂家进货，切实把好受监金属材料的入库验收关。受监的钢材、焊接材料以及备品备件应备有国家认可的质量合格证或质保书，应标明钢号、化学成分、机械性能等试验数据，提供金相检验、无损探伤结果以及热处理工艺等；应有制造技术标准说明。当缺少原始资料时，物资管理部门应主动委托有资格的检验单位进行试验。加强受监金属材料保管阶段的质量检验，采用涡流探伤、超声波探伤等检验方法，尽可能地排除受监金属材料缺陷问题，以确保抢修工作时领用质量合格的金属材料。

3）焊接质量的保证。对有特殊要求的部件焊接，焊工应做焊前练习及允许性考试。参加检修的单位要准确掌握焊工的资格情况和技术水平，加强对焊工实际操作的监督和考核，提高焊接一次合格率，保证焊接质量。对于水冷壁管、省煤器管、再热器管、过热器管的检修焊口，如果焊口射线检验一次合格率低于90%，应停止该焊工的工作并进行培训。焊接材料选择、焊接工艺、焊后热处理、焊接质量检验及质量评定标准等，均应执行电力建设施工及验收技术规范的规定。

4）技术检验的实施。所有合金部件及材料必须进行光谱复查，光谱复查前必需复核材质证明书；对于锅炉四管检修焊口检验，应坚持100%射线检验的原则，有必要时还应该进行100%超声波探伤。

在安装建设过程中对重点项目、部位和设备结构提高管控力度，把好安装质量关，从源头消除“四管”爆破隐患是防止“四管”爆破的对策。要对质量检查体系加强监督，确保整体设备的工程质量，以真正实现机组高水平达标投产和长周期安全稳定运行。

参考文献：

[1]黄如凯.锅炉四管泄漏原因分析[J].华北电力技术,2016(增刊2):54-58.

[2]张财刚.锅炉四管泄漏故障分析及对策[J].华北电力技术,2015(9).

[3]徐康彪.电站锅炉四管泄漏检测研究[J].华东电力,2015(12).

[4]徐元哲,解海龙.锅炉炉内管道泄漏的声学模型[J].东北电力学院学报,2016(4).

[5]岑可法,樊建成,货作和.锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算[M].北京:科学出版社,2016.

作者:郑成杰，性别:男，民族:汉，出生年月:1983.01月籍贯:河北省石家庄市平山县，学历:专科，毕业院校:沈阳工程学院，职称:工程师，现就职:神华国能宁夏煤电有限公司，研究方向:火电厂集控运行