火电机组锅炉受热面泄漏原因及预防探究

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引言：

电力生产中，火电机组肩负重要能源供给责任。锅炉是核心设备，受热面稳定运行直接关系机组整体效能发挥。受热面若发生泄漏，不仅会干扰正常发电计划，还可能引发连锁故障，推高运维成本。深入分析受热面泄漏内在机理，找到科学有效的应对办法，是保障电力系统稳定运行的重要课题。做好这项研究，能为火电机组安全高效运转提供技术支持，对推动电力行业可持续发展有重要现实意义。

一、火电机组锅炉受热面泄露原因

（一）磨损导致泄漏

磨损是受热面泄漏的主要诱因之一，本质是固体颗粒持续冲击、切削管壁。锅炉燃烧产生的飞灰含有二氧化硅、三氧化二铝等硬质颗粒，随高温烟气流动时，会冲刷省煤器、过热器等受热面。烟气流速超出设计值 10% 时，磨损速率可提升 3 倍以上，尤其管束弯头、烟气转向区等湍流区域，局部磨损强度明显更大。

（二）腐蚀导致泄漏

腐蚀引发的泄漏与介质性质、温度环境密切相关。烟气侧低温腐蚀多发生在省煤器区域，壁温低于烟气露点时，三氧化硫与水蒸气结合生成的硫酸液膜会持续侵蚀管壁，表现为均匀减薄且伴随点蚀坑。燃料硫分每增加 1% ，腐蚀速率可提高 20～30% ，当同时存在氯离子，加快金属晶格破坏。工质侧腐蚀中，氧腐蚀最为常见，给水含氧量超出 0.05mg/ L 时，金属表面会形成氧浓差电池，碳钢管壁会出现直径 0.1～2mm 的蚀孔，孔内呈喇叭口状。

（三）过热导致泄漏

过热泄漏源于管壁温度超出材料许用值，导致金属强度急剧降低。热偏差是主要诱因，过热器管屏中，吸热不均与流量分配偏差叠加，会使个别管子壁温超温 50% 以上。例如，炉膛火焰中心偏移会使同侧管子热负荷差达 20% ；管内结垢会缩小流通截面，局部流速降低又会进一步恶化传热。水循环故障直接威胁水冷壁安全。下降管带汽会使循环倍率降至 3 以下，导致部分管子出现停滞或倒流，管壁得不到充分冷却，温度可骤升 200^∘C 以上，引发短时过热爆管。

二、受热面泄漏检测技术

（一）无损检测技术

超声波检测，发射超声波进入受热面材料，依靠超声波在不同介质界面的反射、折射及衰减特性检测缺陷。受热面管壁存在裂纹、腐蚀坑等情况时，超声波碰到异常区域，会产生反射回波。检测人员分析回波的时间、幅度等参数，可确定缺陷的位置、大小与形状。该技术对内部缺陷敏感度高，可检测出较小缺陷，且对材料损伤极小，但对检测人员技术水平要求较高，检测结果准确性受人为因素影响大。射线检测，用X 射线或 γ 射线穿透受热面部件，缺陷部位与正常部位对射线的吸收、衰减程度不同，会让透过的射线强度有差异，在胶片或探测器上形成不同影像，进而显示缺陷。射线检测能直观显示缺陷影像，方便准确判断缺陷的性质、形状和尺寸，适用于检测气孔、夹渣等体积型缺陷，但检测效率相对较低，且射线对人体有危害，需采取严格防护措施。

（二）在线监测技术

声发射检测，受热面发生泄漏时，泄漏处材料会因应力变化产生弹性波，也就是声发射信号。在受热面不同位置布置声发射传感器接收信号，再借助信号处理和分析技术，可实时确定泄漏源的位置与泄漏程度。声发射检测可在设备运行时连续监测，对早期泄漏检测灵敏度高，能及时发现微小泄漏变化。温度监测，在受热面关键部位布置温度传感器，实时监测管壁温度。一旦发生泄漏，泄漏处工质流动、热交换情况改变，会使局部温度异常。比如水冷壁泄漏时，泄漏点附近管壁温度会下降。通过实时分析、对比温度数据，可快速发现潜在泄漏位置。压力监测，在锅炉汽水系统里设置压力测点，监测系统内压力变化。受热面泄漏会引发压力波动，通过建立压力变化模型，分析实时压力数据，可判断是否存在泄漏及泄漏的严重程度。

三、火电机组锅炉受热面泄漏预防策略

（一）运行优化

燃料与燃烧调整，选用硫、氯等元素含量低的优质燃料，从源头减少烟气中腐蚀性物质生成。精准调节燃烧器，保障炉内燃烧均匀稳定，避免火焰中心偏移引发热偏差。通过优化配风方式，提高燃料燃烧效率，降低飞灰含碳量与颗粒硬度，减少飞灰对受热面的磨损。工质品质管控，严格把控给水处理流程，采用先进的除氧、除盐工艺，确保给水含氧量低于 0.05mg/L ，降低氧腐蚀风险。加强对蒸汽品质的监测，定期开展汽水分析，及时发现并处理水质恶化问题，防止结垢与垢下腐蚀。运行参数监控，实时监测锅炉的压力、温度、流量等关键参数，设置合理的报警阈值。管壁温度接近或超过许用值时，及时调整负荷、优化燃烧或加强冷却，防止过热爆管。密切关注水循环参数，确保下降管、水冷壁等部位水循环正常，避免出现停滞、倒流等故障。

（二）设备维护与检修

定期检查与检测，依据受热面运行状况与材料特性，制定科学合理的检查计划。运用无损检测技术，如超声波检测、射线检测，定期对受热面全面探伤，及时发现内部裂纹、腐蚀等缺陷。利用测厚仪测量管壁厚度，重点关注磨损、腐蚀严重的部位，建立详细的设备档案，跟踪缺陷发展趋势。清理积灰与结垢，合理安排吹灰操作，根据受热面积灰情况，优化吹灰频率与吹灰压力，防止吹灰不当造成磨损。采用化学清洗与机械清理结合的方式，定期清除水冷壁、过热器等受热面的结垢，恢复受热面传热性能，降低管壁温度。部件修复与更换，磨损、腐蚀程度较轻的部位，可采用堆焊、喷涂耐磨耐腐蚀涂层等方法修复。出现严重缺陷，如深度较大的裂纹、管壁厚度严重减薄的管子，及时更换符合设计要求的新部件，确保受热面整体性能。同时，对支撑结构、吹灰器等附属设备维护保养，保证其正常运行。

（三）技术改造与升级

受热面结构优化，易磨损、腐蚀的受热面区域，如省煤器、过热器的管束布置，应优化设计，采用顺列布置或加装防磨装置，降低飞灰冲刷磨损。炉膛水冷壁易结渣区域，安装吹灰装置或采用特殊的抗结渣管型，减少结渣对管壁温度的影响。检测技术升级，引入先进的在线监测系统，集成声发射、温度、压力等多种监测技术，实现对受热面泄漏的实时、精准监测。借助大数据分析与人工智能技术，对监测数据深度挖掘与分析，提前预测潜在的泄漏风险，为设备的状态检修提供科学依据。材料升级，针对高温、高压、腐蚀等恶劣工况，选用新型耐高温、耐腐蚀、耐磨的钢材，如镍基合金、高铬合金钢等替换部分传统材料，提高受热面的使用寿命与可靠性。一些腐蚀严重的部位，采用耐腐蚀陶瓷材料防护，增强受热面的抗腐蚀能力。通过以上预防策略的综合实施，从运行、维护、技术多个层面入手，可有效降低火电机组锅炉受热面泄漏的发生概率，保障机组安全、稳定、高效运行。

结束语：

综上所述，火电机组锅炉受热面泄漏由磨损、腐蚀、过热等多种因素引发，检测技术包含无损检测和在线监测两类。预防需从多方面开展，运行环节合理调控燃料、工质以及参数；维护检修环节定期检查、清理积垢，同时及时修复或更换部件；技术环节优化受热面结构、升级检测手段，选用优质材料。综合运用这些措施，可有效降低泄漏风险，保障机组安全稳定运行，减少经济损失和安全隐患。

参考文献：

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