一、概述

锅炉本体主要承压管件水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管（以下简称“四管”）是火电厂锅炉的重要设备，分别承担加热供水、蒸发供水、加热蒸汽、加热工作蒸汽的任务。在正常运行中，如果“四管”泄漏，只能采取强制停机措施进行维修，严重影响火电厂的正常生产，对电厂和电网造成巨大危害，直接经济损失数十万至数百万元。

通过分析锅炉“四管”泄漏现象和原因，制定有针对性的应对计划和措施，减少“四管”泄漏事故，对提高企业经济效益具有重要意义。

二、“四管”泄漏的危害及原因

锅炉“四管”泄漏的原因很多。从各种情况可以看出，磨损、腐蚀、过热、开裂是“四管”泄漏的主要原因。分析根源，包括长期运行、煤炭质量复杂等客观因素，以及安装维护质量、运行管理等人为因素。

（1）泄漏原因分析

1.从泄漏机理分析

⑴磨损是“四管”泄漏的主要原因。烟气中含有大量的飞灰颗粒，受飞灰浓度、速度、飞灰冲击率和灰颗粒特性的影响。当烟气冲刷加热表面时，飞灰颗粒不断冲刷管壁，使管壁磨损变薄开裂。燃烧劣质煤导致灰颗粒硬度增加，锅炉结焦，加剧烟气吹风。研究表明，烟气流量增加了两倍，磨损增加了7倍。

⑵高温腐蚀是“四管”泄漏的重要原因。主要发生在水冷墙上，腐蚀部位通常在燃烧器上下，一次风集中布置的电厂更严重。主要原因是管道表面形成熔融灰层，局部高浓度H2S加剧氧化膜损伤，炉动力场不好，炉气流切割直径过大，导致气流壁现象严重。

⑶锅炉设计不科学是水冷壁泄漏的关键原因。在巨大压力的作用下，水冷壁焊接不能承受巨大压力，容易造成泄漏。主要原因是锅炉设计没有充分重视水冷壁的具体重量。

⑷水循环不良引起的运行问题是“四管”泄漏的常见问题。机组运行时间长，负荷低，温度过冷，容易导致水循环不畅。

2.从环境条件分析：

⑴煤质影响：煤质偏离设计值，对锅炉“四管”影响较大。具体来说，高灰、高水、高硫、低热值、低挥发性、低灰熔点等不同影响会导致“四管”磨损、腐蚀、组织劣化等不同结果。

a.磨损。一是灰分高造成磨损。磨损属于固体颗粒冲蚀，主要磨粒为SiO2、Fe2O3和Al2O3。二是低热值导致磨损。热值低，烟气量大，烟气流量高，管壁磨损加剧。研究表明，管壁的磨损速度与烟气流速的三次方成正比，烟气量大，对流换热强，容易导致对流受热面超温，导致管道泄漏。第三，高水分会导致磨损。水分高，烟气量大，对流换热增强，与低热值的影响是一致的。

b.腐蚀。受热面管道外壁烟气侧高温腐蚀是由高硫引起的。常见的有硫酸盐高温腐蚀和硫化物高温腐蚀。

c.组织恶化。一是灰熔点低导致结焦。一方面，结焦后的加热面容易超温，导致管道组织恶化，性能下降，泄漏。另一方面，屏幕通过和上部水冷壁的焦块也有损坏水冷壁的风险。二是挥发性低，导致超温。由于煤挥发性低，燃烧滞后，火焰中心向上移动，屏幕过热器容易超温，最终导致管道泄漏。

⑵深度峰值调整的影响。机组深度峰值调整和频繁峰值调整导致锅炉加热面受到不断变化的热应力的影响，特别是结构变化的应力集中部分，加剧了应力疲劳。结果如下：

a.锅炉加热面超温。锅炉低负荷下，炉火焰充满度差，容易发生部分燃烧，工作质量流量低，水动力特性差，容易发生水冷壁等加热面超温，导致“四管”提前老化。特别是直流锅炉，湿干燥时，加热面超温现象较为突出。

b.加剧加热表面氧化皮的生成和剥落。高温蒸汽管内壁氧化皮的生长是一个自然过程，氧化皮厚度的增加与温升直接相关。锅炉低负荷燃烧时，过热器和再热器的压力降低，管道内工作质量的流量降低，更容易发生超温，大大加速了氧化皮的生成。近年来，由于亚临界机组频繁参与峰值调整，长期低负荷运行，再热器管屏幕低负荷运行时更容易发生超温，部分锅炉T91、T23再热器管内壁出现大量氧化皮脱落。

c.锅炉集箱角焊缝开裂。除了承受内部压力产生的应力外，盒子还承受着严重的热应力。热应力产生的原因：一是沿盒子的整个长度有温度梯度；二是沿锅炉宽度方向有温度偏差；三是锅炉启停和运行过程中负荷变化时，盒子内流体温度变化，在材料内产生温差。这些因素导致机组盒子的疲劳损伤显著增加。

三、整改措施及建议

锅炉“四管”泄漏的防治是一项复杂的系统工程

，要从安全、经济、社会影响等综合效益出发，提高地位，不断完善管理机制、制度和技术措施。重点是严格按照标准规程，从操作规范、防磨防爆检查、设备更新改造、事故分析等方面制定完善的整改措施，落实落实到位，有效防控“四管”引发的各类问题，确保设备健康运行。

1.防止超温引起爆管爆管

做好加热面管超温台账，统计累计超温时间和超温范围；壁温测点与管排一一对应；设置合理的报警值，严格控制超温范围，特别是超临界机组；根据超温情况进行管道切割检查或寿命评估专项调查；建议在超温范围较高的地区升级材料。机组启停时，控制温度升降率，避免快速升降负荷，避免氧化皮脱落堵塞管道。

2.防止应力疲劳开裂

定期检查和消除与炉墙连接的固定件和支撑件，防止受热面因膨胀不同而开裂。

在锅炉启停和变负荷过程中，严格按照运行要求控制负荷变化速率和升降温速率，合理控制机组峰值调节，避免“四管”及其鳍、密封箱、限位装置焊缝因交变热应力而疲劳开裂。

3.防止腐蚀导致管壁变薄

加强定期检查试验，严格执行《锅炉水冷壁高温腐蚀防范指导意见》，发现管壁超过规定值时及时更换，避免锅炉水冷壁严重高温腐蚀。

加强汽水质量管理，避免水中溶解氧超标，抽查溶解氧超标容易造成腐蚀的部件。结合化学水质试验结果，如发现水质不符合标准要求，应立即进行水处理，制定化学清洗等处理方案。

4.防止吹灰器吹损和飞灰吹损

加强日常管理。一是确保吹灰蒸汽射流不偏斜，保持吹灰蒸汽在设计压力范围内运行。二是根据受热面的清洁度合理优化吹灰频率。三是调整排列和变形管排，固定管卡，保证各管排间隙均匀，避免烟气走廊。

加强定期工作。定期对吹灰器附近区域进行防磨防爆重点检查，分析减薄趋势，必要时提前储存更换管段。

5.防止深度调峰影响管道安全

在机组进行深度峰值调整之前，必须进行深度峰值调整试验，分析机组峰值调整的潜力和风险，制定深度峰值调整运行措施和技术改造计划。深度峰值调整试验应进行锅炉水动力安全核算，评价各级锅炉加热表面的安全影响。

四、结语

燃煤锅炉主要压力部件泄漏是燃煤锅炉设备异常的可能性，一旦压力部件泄漏，必然导致燃煤机组非计划停止，同时燃煤锅炉运行泄漏，如果泄漏可能对人员造成伤害，如果是内部泄漏，可能泄漏气流吹扫附近加热面，导致泄漏异常扩大。因此，从燃煤锅炉运行维护管理、煤混合燃烧、设备技术管理等方面开展锅炉防磨防爆工作，减少异常泄漏次数，提高燃煤机组运行可靠性，实现电力企业保证可靠供电，保证民生供热具有重要意义。