解析鍋爐承壓部件泄露或爆破的成因
大型火力發(fā)電機(jī)組的非停事故大部分是由鍋爐引起的。隨著鍋爐機(jī)組容量增大，“四管”爆泄事故呈現(xiàn)增多趨勢(shì)，嚴(yán)重影響鍋爐的安全性，對(duì)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性影響也很大。有的電廠(chǎng)因過(guò)熱器、再熱器管壁長(zhǎng)期超溫爆管，不得不降低汽溫5~10℃運(yùn)行；而主汽溫度和再熱汽溫度每降低10℃，機(jī)組的供電煤耗將增加 0.7~1.1g/kWh；主蒸汽壓力每降低1MPa，將影響供電煤耗2g/kWh。為了防止鍋爐承壓部件爆泄事故，必須嚴(yán)格執(zhí)行《實(shí)施細(xì)則》中關(guān)于防止承壓部件爆泄的措施及相關(guān)規(guī)程制度。
鍋爐承壓部件泄露或爆破的現(xiàn)象及原因
（一）“四管”爆泄的現(xiàn)象
水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、省煤器在承受壓力條件下破損，稱(chēng)為爆管。受熱面泄露時(shí)，爐膛或煙道內(nèi)有爆破或泄露聲，煙氣溫度降低、兩側(cè)煙溫偏差增大，排煙溫度降低，引風(fēng)機(jī)出力增大，爐膛負(fù)壓指示偏正。
省煤器泄露時(shí)，在省煤器灰斗中可以看到濕灰甚至灰水滲出，給水流量不正常地大于蒸汽流量，泄露側(cè)空預(yù)器熱風(fēng)溫度降低；過(guò)熱器和再熱器泄露時(shí)蒸汽壓力下降，蒸汽溫度不穩(wěn)定，泄露處由明顯泄露聲；水冷壁爆破時(shí)，爐膛內(nèi)發(fā)出強(qiáng)烈響聲，爐膛向外冒煙、冒火和冒汽，燃燒不穩(wěn)定甚至發(fā)生鍋爐滅火，鍋爐爐膛出口溫度降低，主汽壓、主汽溫下降較快，給水量大量增加。受熱面爐管泄露后，發(fā)現(xiàn)或停爐不及時(shí)往往會(huì)沖刷其他管段，造成事故擴(kuò)大。
（二）鍋爐爆管原因
（1）鍋爐運(yùn)行中操作不當(dāng)，爐管受熱或冷卻不均勻，產(chǎn)生較大的應(yīng)力。
1)冷爐進(jìn)水時(shí)，水溫或上水速度不符合規(guī)定；啟動(dòng)時(shí)，升溫升壓或升負(fù)荷速度過(guò)快；停爐時(shí)冷卻過(guò)快。
2)機(jī)組在啟停或變工況運(yùn)行時(shí)，工作壓力周期性變化導(dǎo)致機(jī)械應(yīng)力周期性變化；同時(shí)，高溫蒸汽管道和部件由于溫度交變產(chǎn)生熱應(yīng)力，兩者共同作用造成承壓部件發(fā)生疲勞破壞。
（2）運(yùn)行中汽溫超限，使管子過(guò)熱，蠕變速度加快
1)超溫與過(guò)熱。
超溫是指金屬超過(guò)額定溫度運(yùn)行。超溫分為長(zhǎng)期超溫和短期超溫，長(zhǎng)期超溫和短期超溫是一個(gè)相對(duì)概念，沒(méi)有嚴(yán)格時(shí)間限定。超溫是指運(yùn)行而言，過(guò)熱是針對(duì)爆管而言。
過(guò)熱可分為長(zhǎng)期過(guò)熱和短期過(guò)熱兩大類(lèi)，長(zhǎng)期過(guò)熱爆管是指金屬在應(yīng)力和超溫溫度的長(zhǎng)期作用下導(dǎo)致爆破，其溫度水平要比短期過(guò)熱的水平低很多，通常不超過(guò)鋼的臨界點(diǎn)溫度。
短期過(guò)熱爆管是指，在短期內(nèi)由于管子溫度升高在應(yīng)力作用下爆破，其溫度水平較高，通常超過(guò)鋼的臨界點(diǎn)溫度，會(huì)導(dǎo)致金屬組織變化發(fā)生相變。
長(zhǎng)期過(guò)熱是一個(gè)緩慢的過(guò)程，鍋爐運(yùn)行中管子長(zhǎng)期處于設(shè)計(jì)溫度以上而低于材料的的下臨界溫度，逐漸發(fā)生碳化物球化、管壁氧化減薄、持久強(qiáng)度下降、蠕變速度加快而導(dǎo)致爆管。
2)熱偏差
影響熱偏差的主要因素是熱應(yīng)力不均和水力不均。
3)熱惡化
第一類(lèi)傳熱惡化也稱(chēng)作膜太沸騰，是指管外熱負(fù)荷過(guò)大，因管壁形成汽膜導(dǎo)致的沸騰傳熱惡化。
第一類(lèi)傳熱惡化所對(duì)應(yīng)的臨界熱負(fù)荷非常大，大型電站鍋爐一般不會(huì)發(fā)生。
第二類(lèi)傳熱惡化即管內(nèi)環(huán)狀流動(dòng)的水膜被撕破或者“蒸干”。發(fā)生第二類(lèi)傳熱惡化的熱負(fù)荷低于第一類(lèi)傳熱惡化的熱負(fù)荷值。直流爐因加熱、蒸發(fā)、過(guò)熱三階段無(wú)明顯分界點(diǎn)，工質(zhì)含汽率x 由0逐漸上升到1，發(fā)生第二類(lèi)傳熱惡化不可避免。
直流鍋爐蒸發(fā)受熱面的沸騰傳熱惡化現(xiàn)象主要與工質(zhì)的質(zhì)量流速、工作壓力、含汽率和管外熱負(fù)荷有關(guān)。
（3）受熱面磨損
受熱面磨損是由含灰氣流對(duì)受熱面沖刷撞擊造成的。受熱面磨損的速度與氣流速度的三次方成正比，與飛灰 濃度成正比，與管子的排列方式、管子的耐磨性能有關(guān)，同時(shí)，飛灰硬度、形狀、直徑大小也是影響受熱面磨損速度的因素。
受熱面磨損是省煤器爆管的主要原因。
（4）受熱面腐蝕。
1)爐管內(nèi)高溫氧化腐蝕。受熱面管子中鐵離子在一定的溫度下氧化，隨著受熱面壁溫度升高，氧化速度不斷加快；當(dāng)溫度高于580℃時(shí)，爐管金屬內(nèi)壁氧化皮層由FeO、Fe2O3、Fe3O4三種氧化物組成，最靠近金屬的氧化物FeO構(gòu)成氧化層的主要部分。由于FeO的晶體疏松不緊密，晶體缺陷多，易造成氧化層脫落，使金屬與氧易于接觸而重新氧化，加速了氧化過(guò)程，產(chǎn)生高溫氧化腐蝕破壞。同時(shí)，氧化皮脫落導(dǎo)致受熱面堵塞，管子過(guò)熱爆管。
2)爐管內(nèi)結(jié)垢、腐蝕。給水品質(zhì)不良，爐水品質(zhì)差，引起爐管管內(nèi)結(jié)垢，結(jié)垢后易產(chǎn)生垢下腐蝕。同時(shí)，結(jié)垢使傳熱熱阻增大，管壁溫度上升，強(qiáng)度減弱，發(fā)生爆管。
3)受熱面的高溫黏結(jié)灰和高溫腐蝕。在高溫?zé)煔猸h(huán)境中，飛灰沉積在受熱面管子表面，煙氣和飛灰中的有害成分（復(fù)合硫酸鹽）會(huì)與管子金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使管壁減薄、強(qiáng)度降低，稱(chēng)為高溫腐蝕。
4)制造、安裝、檢修質(zhì)量不良。如管材或管子鋼號(hào)錯(cuò)誤、管子焊口質(zhì)量不合格、彎頭處管壁嚴(yán)重減薄。
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