锅炉水冷壁爆管原因分析及处理

张鹏程

摘 要：供热机组锅炉频繁爆管，严重影响着设备运行的安全性和可靠性。通过分析西北某电厂锅炉水冷壁频繁爆管的事故原因，从化学监督、金属监督、运行、检修等方面入手，认真分析，制订整改方案，从而有效解决了锅炉爆管的问题。

关键词：水冷壁；爆管；水循环；水动力

中图分类号：TM621.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.107

西北某电厂的锅炉是俄罗斯生产的超高压自然循环煤粉锅炉。该锅炉的设计参数是：锅炉最大连续蒸发量为420 t/h，主汽压力为13.7 MPa，主汽温度为560 ℃，于1998年正式投产运行。

2000-11至今，该锅炉频繁发生水冷壁爆管事故。到2011-05-06，已经发生了18次水冷壁爆管事故，主要发生在1号角和3号角。从2010-06-17至今，已经出现了9次水冷壁泄漏和爆管事故，其中，泄漏4次，爆管5次。从2011-01-01开始，已经发生了6次泄漏爆管事故，大有频发加剧的趋势。

1 爆管特征具有典型性

水冷壁泄漏的部位比较集中，1号角6次、2号角2次、3号角9次。这说明，泄漏的部门主要是1号角和3号角。其中，1号角主要是水冷壁鳍片管处泄漏（拉裂），3号角主要是过热性质爆管。

2 爆管的原因分析

通过分析氧腐蚀取样、pH值、爆口特征、金相情况、燃烧调整、爆管前工况，设备改造、检修工艺和检查情况等各项内容，客观地分析、讨论了锅炉水冷壁爆管的相关情况，并得出以下结论。

2.1 水冷壁干锅留下隐患

在投产初期，锅炉运行时曾经出现过干锅情况，历时3 h，干烧后，膨胀不均造成水冷壁角部鳍片拉裂水冷壁管漏泄。这会对水冷壁造成有不同程度的损伤，给其留下一定的隐患。在工作后期，主要更换了水冷壁前后墙中间管组，并没有更换角偶部分的管子。

2.2 事故后换管不全面

一旦水冷壁爆管，大量的水就会从爆口泄漏，减少同组集箱其他水冷壁管的水量，破坏了正常的水动力工况。如果没有及时停炉，尤其是在锅炉负荷较高时，极有可能会导致其他水冷壁出现短期过热的情况，特别是相邻管子。从电厂爆管事故后换管记录来看，出现这种情况的主要原因是对同联箱管组的检查不够，留下了爆管隐患。

2.3 水循环弱、水动力被破坏

从爆口特征、金相和理论分析入手，确定锅炉水冷壁频繁爆管是水循环弱、水动力被破坏导致水冷壁管短时过热而爆管。

造成水循环弱、水动力被破坏的原因有以下几点：①角部鳍片部位漏风造成水冷壁管被冷却；②吹灰时，会吸收炉膛一定的热量，同时，水流通过水冷壁管时冷热交替，减少了水冷壁内部吸热量，使得水冷壁被冷却；③抽汽量增加，辅汽压力降低，低脱无法投运，联成阀存在缺陷，降低了给水温度；④除尘器工作效率低，吸风机叶片黏灰动平衡破坏停运检修，低预下体磨损、腐蚀漏风、风量不够，致使锅炉低负荷运行。

2.4 运行水位较低

锅炉的水位对建立正常的水冷壁循环有非常重要的意义。一旦水位偏低，就会使水冷壁的水循环性能变差，尤其是对于角偶弱受热区的管子。从目前能查到的最近2次运行记录来看，2次爆管水位是从正常水位（+20 mm以上）降低到-100 mm以下（-118～-103 mm），并且持续了近10 min后，就发生了水冷壁爆管事故。从目前所掌握的数据看，锅炉对水位比较敏感，持续低水位会在一定程度上加速爆管。

3 锅炉水冷壁改造方案

3.1 更换锅炉以下范围水冷壁管排联箱

在更换锅炉以下范围水冷壁管排联箱时，要注意以下几点：①左、右侧墙水冷壁管排从标高17 610 mm（炉膛水吹灰墙孔中心线下1 340 mm）至左、右侧墙水冷壁下联箱接管座管排要全部更换。②左墙（1号角）从前往后数1～6根水冷壁管为一片，所以，要更换从水冷壁上联箱接管座至标高20 605 mm（C层燃烧器喷口中心线向上1 805 mm）处的水冷壁管，材质为20G；右墙（3号角）从后往前数1～6根水冷壁管为一片，所以，要更换从水冷壁上联箱接管座至标高20 605 mm（C层燃烧器喷口中心线向上1 805 mm）处的水冷壁管，材质为20G。③前墙（1号角）水冷壁管A往B数1～10根管为一片，更换从水冷壁上联箱接管座至标高20 605 mm（ C层燃烧器喷口中心线向上1 805 mm）处的水冷壁管。为了提高此部位材质的强度，材质为15CrMo。后墙（3号角）水冷壁管B往A数1～10根管为一片，更换从水冷壁上联箱接管座至标高20 605 mm（ C层燃烧器喷口中心线向上1 805 mm）的水冷壁管。为了提高该部位材质的强度，所选材质为15CrMo。④前、后墙水冷壁管排（喉部）各4片，从标高11 560 mm（A层燃烧器喷口中心线下1 840 mm）至前、后墙水冷壁下联箱接管座管排全部更换。⑤对于1～4号角燃烧器喷口压火管（1号、3号角各8根水冷壁管，2号、4号角各10根水冷壁管），从标高20 605 mm（C层燃烧器喷口中心线向上1 805mm）至标高11 560 mm（A层燃烧器喷口中心线下1 840 mm）的冷水壁管全部更换。⑥为了消除1号、3号角角部膨胀不均的情况，将1号、3号角角部鳍片从上至下的直角连接改为圆弧连接。⑦更换3号角水冷壁后墙从B往A数第一个水冷壁上联箱，并对应管排做通球试验。⑧在水冷壁更换范围内，更换看火孔（20个）、人孔（2个）墙箱，让管加工。

3.2 其他相关工作

在锅炉水冷壁改造过程中，其他的相关工作包括：①重新找正测平炉膛刚性梁，检查角部连接件，检查校正水冷壁连接耳板，检查导向装置，膨胀滑销复位；②加快电除尘器的改造速度，改善吸风机工作条件，减少停运次数，使锅炉保持高负荷运行；③检查汽包内部的腐蚀和结垢情况，检查内部焊口、焊缝汽水分离装置的严密性，拆除检查1号、3号角对应的旋风分离器、洗汽板、均汽板和各部固定销钉的紧固情况，检查、清理水位表管和加药管等管口，确保蒸汽品质；④更换1～4号角A层、B层燃烧器，更换一次风管12个调节缩孔；⑤校核锅炉水质化学在线仪表，更换有问题的仪表；⑥更换9号机高加盘管，减小给水温差大的问题，提高给水温度；⑦重新测量炉膛尺寸，并找正，重新找燃烧切圆，并调整燃烧器喷口角度，进行炉内空气动力场飘带试验；⑧重新安装水冷壁下联箱膨胀指示针、板，确保监测的准确度；⑨按照保温工艺工序的要求恢复水冷壁炉墙保温。

4 取得的成效

锅炉水冷壁的局部改造在很大程度上提高了运行的可靠性和稳定性，而设备运行周期的延长，提高了设备运行的安全性和经济性。锅炉水冷壁管排局部改造后一直稳定运行，没有发生过一次非停，大大减小了设备非停而引发的社会不良效应。另外，设备缺陷的减少节省了备品备件的消耗费用。

〔编辑：白洁〕

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

文章编号：2095-6835（2015）19-0108-02