四管泄漏分析与处理方式详解

近些年，因为锅炉安全管控不到位而造成的事故屡有发生，给电厂的财产及人员的生命造成极大威胁。
2020年1月6日,山东某电厂3号机组680MW燃煤发电机组发生MFT事故。
2020年03月19日，内蒙古某电厂发生锅炉事故，空预器主电机跳闸，辅助电机联启后瞬间跳闸，锅炉发空预器跳闸信号（空预器电机就地检查发堵转报警信号），两台引风机联锁跳闸，触发MFT、BT保护动作（见附图二），给煤系统、二次风机、流化风机、一次风机全部跳闸，锅炉停炉。
2020年7月1日，印度泰米尔纳德邦的一家热力发电厂发生锅炉爆炸，造成至少6名工人死亡，以及另外17人受伤，其中11人伤势严重。
分析电厂锅炉的泄漏原因，制定有针对性的应对预案，防止锅炉“四管”泄漏，对于提高企业的经济效益、树立企业形象、增大企业的竞争力，具有十分重大的意义。
一、锅炉四管泄漏原因分析
1 磨损是锅炉"四管"泄漏的主要原因之一
磨损的机理：煤粉炉的烟气带有大量飞灰粒子，这些飞灰粒子都有一定的动能，当烟气冲刷受热面时，飞灰粒子就不断的冲刷管壁，每次都从管子上削去极其微小的金属屑，久而久之，就会使管壁变薄，这就是磨损。
影响受热面磨损的因素很多，主要有以下几个方面：
①飞灰速度：磨损量和飞灰速度的三次方成正比，烟气流速每增加一倍，磨损量要增加7倍。
②飞灰浓度：飞灰浓度增大，飞灰冲击次数增多，使磨损加剧。
③灰粒特性：灰粒越粗，越硬，磨损越严重。飞灰中含碳量增加，也会使磨损加剧，因为灰中焦碳的硬度比灰粒要高。
④飞灰撞击率：飞灰颗粒大、比重大、烟气流速快、烟气粘度小，则飞灰的撞击机会就多，磨损就严重。
2 高温腐蚀也是锅炉“四管”泄漏的重要原因
高温腐蚀主要发生在炉膛水冷壁区域，腐蚀部位通常在燃烧器上下，一次风集中布置的电厂比较严重，水冷壁向火侧管子较为严重。水冷壁高温腐蚀主要是由于在管子表面形成了熔融的积灰层，局部高浓度的H2S对腐蚀有很大影响。锅炉缺氧燃烧，主燃烧区形成强还原性气氛，HCL加剧对氧化膜的破坏，炉膛动力场不好，炉内气流切圆直径过大，导致气流贴壁现象严重。这些都是导致水冷壁高温腐蚀爆管的原因。
3 水循环不顺畅引发运行问题
在电厂锅炉中，造成四管泄漏问题的常见问题之一即为水循环不顺畅。究其根本原因，这主要是因为电厂长时间停留在低负荷，因此产生水循环不顺畅。很多原因都会导致电厂低负荷，这主要由经济发展状况决定。与此同时，在我国的北方地区，由于水结冰的时期比较长，这样也会造成水冷壁时常产生不顺畅。因为水循环不顺畅具有非常细微的现象，所以在现实设备的检修过程中发现起来也非常困难，所以，此问题会在很大程度上导致锅炉的运行发生问题。
4 由检修人员检修不当带来的机械损伤
在检修过程中，由于维修人员的疏忽或使用维修工具不当致使金属表面受伤，强度降低使设备不能承受介质的压力而产生爆管；检修中锯割管道时不小心时伤到其他管子而没有被及时发现，或者没有及时处理；焊接管子也没有严格按照焊接工艺操作规程进行或热处理没有处理好都属于机械损伤。只要维修人员认真负责和检修时做好监督，对损伤的管子及时处理，这类泄漏是完全可以避免的。
5 锅炉设计不科学
电厂锅炉设计不科学是造成锅炉水冷壁渗漏的关键原因，这是因为在巨大的压力作用下，水冷壁的焊接处因为无法承受巨大压力而极易造成泄露。在通常状况下，产生此现象的根本原因即为锅炉设计不科学，对冷水壁管路的具体重量并未给予充分重
电厂锅炉泄漏的预防措施
1、锅炉水冷壁泄漏的预防措施
① 保护好受热面。要注意保持锅炉受热面状态，使其在锅炉表面清洁的基础上形成良好的保护膜，注意防止受热面在安装使用的时候受到的腐蚀以及金属氧化物在其表面的沉积，在表面不干净的情况下，要进行化学清洗。
② 加强水循环处理。针对水循环不畅引发的泄露问题，降低其发生次数，电厂有设专人负责检查，而在酸洗除垢时要严格控温在规定范围内，温度过高会使水循环中的保护膜破除，以致泄漏发生。
③ 控制启动、停止次数和频度。选择寿命长的设备，设定适当的检修周期，减少启停次数，有利于水冷壁焊接部位所受摩擦力的减少。
④ 分析数据、做出预防。利用锅炉防磨防爆系统，根据以往的检修数据进行大数据分析，预测减薄补位，为后期检查给出重点预案。
2、锅炉过热器、再热器泄漏的预防
① 超温爆管的预防。预防措施主要有炉膛承压不能过大，以避免漏风；管内蒸汽温度要适时调节；保证炉膛高度，注意燃烧配风和内外风的旋转强度，以预防火焰中心上移；使用优质燃煤并注意及时清除积灰和煤焦。此外，锅炉不能长时间超负荷运行，使用管材也要符合质量要求。
② 高温腐蚀的预防。控制管壁温度是处理高温腐蚀最行之有效的办法，这样做虽然不能完全防止高温腐蚀，但可以减轻腐蚀程度，延长管的使用寿命。
③ 在检修、安装工作中做好预防。保证过热器的制造、安装以及检修质量、焊接质量，在运行中应密切监视过热器的运行情况，一旦发生异常应及时调节和处理，保证过热器的正常运行。
3、锅炉省煤器泄漏的预防
为了使省煤器可以直接防磨，可采取的措施通常有：单根管上装置钢条或护瓦、弯头装护瓦、整组管子装设护帘等。降低烟气流速和省煤器直接防磨这两种防止爆漏措施主要是从设计、结构和工艺上进行防治。
三维可视化锅炉防磨防爆系统
在正确找到锅炉事故发生原因和预防措施后，也要有合适的辅助工具进行协助工作，使锅炉防磨防爆工作事半功倍。云科科技的“锅炉可视化防磨防爆系统”，能够在检修管理、数据监控与定向分析、三维展示等方面为锅炉防爆工作提供强大的支持。
1、检修管理。系统内的检修管理功能是锅炉检修的管过程管理模块，包含：检修项目管理、检修文件归档、处理记录管理、膨胀指示管理、泄爆记录管理、以及重点位置劣化分析等功能。
2、数据监控与定向分析。锅炉受热面的腐蚀减薄受到锅炉本体运行状态、吹灰器运行状态、化水质量、煤质变化等多方面的影响。数据监督管理模块用于收集汇总其他平台上的相关数据，并进行实时的监控、分析与报警。其中主要包括金属壁温数据、运行调整数据、吹灰监督数据、化水监督数据、煤质监督数据等。功能层面包含：金属壁温监督、运行数据分析、吹灰统计分析、化水统计分析等功能模块。
3、可视化展示。三维可视化模块以一个高精度的三维模型为核心，模型范围涵盖锅炉四管、各级连接管道、各级进出口集箱、分离器、给水管道以及主再热蒸汽管道等设备。通过三维模型可直观查看锅炉结构、材质分布、焊口位置等基础物理结构信息。在三维模型的基础上，三维可视化管理模块实现了与受热面的基础台帐信息、检修记录信息、维护处理信息、泄爆事故信息、金属壁温监督信息、劣化分析信息等数据的互通互联。通过受热面，可快速实现如图所示相关信息的快速查询。
锅炉问题是电厂关心的重点问题，可靠的锅炉管理系统让锅炉检修管理工作更高效、更智慧、更安全。