锅炉典型故障分析与识别(1)

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1、第３章锅炉典型故障分析与识别3.1锅炉四管爆漏故障锅炉四管爆漏是水冷壁管、过热器管、再热器管及省煤器管产生泄漏，爆破故障（事故）的统称。四管爆漏是火力发电厂中常见、多发性故障。故障出现初期，其泄漏量及范围都不大，一般经过几天或十几天泄漏程度逐渐增高，发展为破坏性泄漏而爆管。局部的泄漏会冲刷周围邻近的管壁，造成连锁性破坏，危及到整个锅炉运行的安全。“七五”期间全国大机组锅炉事故占发电厂全部设备事故的65.8%，而四管爆漏占锅炉事故的71.7%，占全部设备事故的47.2%。单年度和典型大厂的事故统计数据也与此相接近，如96年四管爆漏占全年锅炉事故的72.2%。元

2、宝山电厂三台锅炉四管爆漏占该厂非计划停机的51.7%。3.1.1四管爆漏原因及机理分析引起四管爆漏的原因很多，包括设计、制造、安装、检修、运行及煤种等多方面，某一四管爆漏故障往往非单一因素所致，而是多种因素同时存在并交互作用的结果。表3-11989~1991年大机组锅炉四管爆漏事故按技术原因分类统计磨损、焊缝、过热、腐蚀等是引起锅炉四管爆漏的主要原因通过故障事故的分析，引起锅炉四管爆漏可归纳如下几方面原因：超温过热：短期过热；长期超温。磨损：管内工质磨损；炉内飞灰、吹灰磨损。腐蚀：管内壁腐蚀；烟气侧腐蚀；应力腐蚀。疲劳：振动疲劳；热疲劳；腐蚀疲劳。质量缺陷：

3、焊接缺陷；材料缺陷。异种钢焊接及机械损伤。一、超温过热(一)类型1.短期过热：受热面的工作温度短时超过材料的下临界温度时，材料强度明显下降，在内压力作用下发生胀管和爆管现象。2.长期超温：受热面的工作温度处于设计允许温度以上而低于材料的下临界温度，在内压力作用和长时间高温高压条件下产生塑性变形和蠕度（局部胀粗），最后导致爆管。(二)超温过热的主要原因1.热偏差的影响：气粉分配不均匀、炉膛火焰中心偏移，造成炉膛出口的烟气温度偏差较大；受水冷壁吸热影响，使炉膛出口处中间烟气温度高于两侧，造成局部受热面的热负荷过高。2.蒸汽质量流速设计偏低和流量分配不均匀。3.管

4、内严重结垢或被异物（金属碎片、焊渣、泥砂等）阻塞而使蒸汽流量减少或停滞。完全堵塞会造成短时超温破坏，部分阻塞或流通不畅，经一段时间运行会造成长期超温蠕变损坏。4.煤质的影响：实际燃煤发热量低于锅炉设计用煤时，要满足锅炉的设计出力，须增加燃煤量，而制粉细度受到设计出力的限制，粗煤粉颗粒影响炉内的着火和燃烧，使火焰中心上移，炉膛出口烟温升高。5.三次风量大及锅炉漏风的影响：炉底除渣门经常开启，炉底漏风量加大以及三次风量大均造成火焰中心上移，使过热器管壁温度升高。6.高压加热器投入率低，给水温度低于设计值，为维持锅炉的设计出力，势必要加大锅炉的进煤量，这样会引起过

5、热汽温上升，造成过热器管壁超温。7.设计制造方面的原因：设备制造缺陷或材料成份偏析而导致受热面局部超温。8.运行因素：减温器投入不当，造成部分管段过热；升炉时炉火、汽温控制不严，使低温过热器超温；锅炉启、停，锅炉负荷过低、负荷变化过快、甩负荷、旁路投入不及时等，使再热器过热烧损。二、磨损统计表明磨损已成为多数电厂四管爆漏故障的首要原因。某电厂直吹式煤粉炉在1987~1998年间共发生四管爆漏29次，因烟气磨损造成达19次，占四管爆漏事故的65%以上。(一)类型1.飞灰磨损：烟气中燃烧气体和飞灰构成气—固两相流对管壁进行冲刷和切削，这种对管壁造成的磨损危害甚大

6、。2.吹灰器造成的磨损：锅炉运行要求吹灰器（利用高压水或蒸汽）定时将受热面管壁沉积的煤灰、污垢吹扫干净，以改善传热，但若吹灰器安装或运行操作不当等原因，会造成对管壁的磨损损伤。吹灰器吹灰行程不够，吹灰角度不准，吹灰蒸汽温度过高、压力过大，吹灰器与受热面管壁距离太近，吹灰器故障卡涩退不回原位、吹灰器阀门内漏，吹灰器定点吹扫时间过长等是吹灰器附近或下方受热面管爆漏的主要原因。3.振动磨损：屏式过热器管夹经常烧损，导致管排零乱，过热器受热面固定不牢，运行中管圈出位发生振动造成管子间的机械磨损。4.管内汽水冲刷：汽水流速很快，不断对换热器管内壁进行冲刷，在管道拐弯处

7、尤为严重(二)飞灰的磨损机理飞灰和烟气构成的气—固两相流（含SiO2、Fe2O3、Al2O3等）对管壁造成两种磨损：塑性磨损和切削磨损。塑性磨损是固体颗粒长期重复撞击管壁，金属自行脱落形成班点磨坑；切削磨损是气—固两相流高速运动中，灰粒切削管壁危害性极大的磨损。管壁的磨损量可按下式计算：g/m2(3-1)式中T——管壁表面单位面积造成的磨损量c——飞灰磨损性系数——飞灰撞击管壁的机率——烟气中的飞灰浓度g/m2w——飞灰速度，以烟气流速替代——锅炉的运行小时数1.飞灰速度（w）的影响管壁的磨损正比于飞灰冲击管壁时的动能mw2，m为飞灰质量（等于飞灰浓度

8、与体积的乘积）。当飞灰速度（或烟气流速）达到30~4