中国骨与关节损伤杂志
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超临界火电机组锅炉承压部件损伤的原因分析及

在火电厂运行过程中,锅炉承压部件发生爆漏等问题,是火电厂机组强行停止运行的主因,并且在锅炉机组停止运行总数量中约占82%,总时间中约占78%,所以合理运用锅炉承压部件损伤的预防措施,对火电厂的经济效益有明显作用。

1 锅炉承压部件损伤原因分析

1.1 磨损原因

火力发电厂的锅炉在平常的运行当中,经常会产生各种的磨损,这些磨损的类别主要分为飞灰磨损、机械磨损、蒸汽吹损。飞灰磨损的区域主要在后竖井低温过热器、省煤器、死角烟气走廊、人孔门等部位,蒸汽吹损区域主要在吹灰器周围,如图1所示(蒸汽吹损图片)。机械磨损的区域主要在炉膛水冷壁冷灰半落渣口,如图2所示。在省煤器和低温过热器、低温再热器这3个设备的尾部受热区域,以及喷燃器喷火嘴区域的水冷壁管道,因为烟气的温度相对比较低,相对比较容易出现磨损现象,从而发生管道磨损减薄爆漏。省煤器中的管道排列非常密集,而且弯头多,所以省煤器中的烟气通过速度较高。在这个情况下,如果烟气中煤灰颗粒比较多,或者在锅炉刚刚启动的时候,因为煤粉没有经过充分燃烧,会使带有大量煤灰颗粒的烟气集中流向省煤器,造成省煤器的磨损更加剧烈。一般情况下,这种磨损是集中在低温过热器、低温再热器的部位[1]。

1.2 管壁过热原因

图1 蒸汽吹损图片

图2 机械磨损图片

图3 管壁过热磨损图片

一般情况下,管屏因高温气流受热,若是不能有效、及时地进行冷却,那么在管道运行过程中出现管壁温度超过设计温度,或者管屏超温运行时间超过预设时间,就会发生超温失效损坏,这种损坏被称为过热失效。其中短期过热是造成损坏的主要形式,短期过热会造成管道的材料强度下降,例如,管道内部出现堵塞或者缺水,以及超临界机组直流锅炉的膜态沸腾等问题,都会使管道短期过热。短期过热造成的损坏情况大部分是管道出现明显的变形,例如,延伸和收缩,而且在管道破裂的地方出现刀刃形状的边缘,如图3所示;只有管道的过热温度超越相变温度,管道材料的铁元素体转变成奥氏体,管道管壁才不会出现明显的减薄。

1.3 管道内侧水、气腐蚀的原因

锅炉管腐蚀包括火侧腐蚀和水侧腐蚀、高温腐蚀和水冷壁火侧腐蚀。水侧腐蚀主要有以下几种情况:一是在水处理设备中加入了酸或者碱性的物质;二是回水系统中加入了酸或者碱性物质,或者在其中加入了未知药物引起的水质变化等,最终引起了管道内侧的腐蚀。另外,锅炉水中的铁、钙、铜、二氧化硅、镁等元素杂质在内管附着,并形成水垢,但水垢的导热效果很差,这就造成锅炉运行过程中管道内壁温度上升,并且管道温度超过预设阈值,造成管壁鼓包或者破裂。

1.4 膨胀受阻的原因

锅炉是由大量组件相连而组成的,组件之间相连非常紧密。比如,组件的密封、管道的吊挂和支撑,以及组件相互夹持的结构等,运行过程中,组件受热膨胀,而且膨胀方向不一样,应力方向很复杂,这些组件受到锅炉的结构和运行工作状况的影响而相互制约。如果各组件发生膨胀方向不一致、不协调的情况,很有可能会造成管道撕裂,锅炉泄露的事故[2]。

2 锅炉承压部件损伤预防措施

2.1 预防基建隐患

在承压锅炉的安装建设过程当中,应依据相应的施工方案和规定进行建设,锅炉安装人员必须是持证专业人员,并且派遣专人巡查,对于安装中的现场测试也要依据相应的规定进行,确保工作的严谨性和完善,这样才能及时处理安全隐患,避免锅炉投入使用后出现事故和故障。安装锅炉过程中不可避免地会出现不合理的地方,所以,锅炉在后期运行当中就会出现一系列问题。在锅炉投入正式运行后,需要实时监测和检查锅炉的运行状态,一旦发现问题就需要及时反馈给锅炉生产商和运营商,同时把锅炉出现问题的具体部位和原因等信息进行收集整理,并传递给生产商,这样能够使相关单位更准确地对锅炉问题研究和分析,也能节省大量的维修时间,同时也能为后续生产提供有效的数据支持[3]。

2.2 完善管理制度

在锅炉正常使用的过程中,只有建立起一个非常完整且完善的管理制度,才能更好地规避锅炉中可能潜在的风险。利用定期定时的设备检查工作把可能潜在的安全隐患及时地找出来,并采取有针对性的方法把问题解决,在日常工作中把不足之处及时收集分析和整理总结,有针对性地对运行维护制度进行加强和完善。同时在锅炉的正常运行过程中,要保证运行维护管理制度能够得到有效充分的执行,也要充分考虑自身的现实状况,根据实际情况和目标建设完善的管理制度,并在日常工作过程中逐步落实。但在现实工作中,总是会因为管理制度落实不到位,执行力不足等原因,导致锅炉出现安全问题。所以,有必要对管理制度的落实情况进行监督,确保制度执行落实,才能有效地消除安全隐患,确保锅炉运行的可靠性和安全性[4]。