锅炉水冷壁爆管的原因及处理措施初探

锅炉水冷壁爆管事故，是锅炉运行中经常发生的一种事故，其危害性极大，是锅炉事故中最为严重的一种。据统计，锅炉水冷壁爆管一般在运行中占其总故障数的 40% 以上，有些甚至达到 80% 以上。若处理不好，轻者影响锅炉安全经济运行，重者可能引起锅炉爆炸，因此，在锅炉运行中要严格执行各项规章制度，加强对运行人员的管理，认真做好日常检查工作，及时发现问题并采取有效措施予以处理。

1 锅炉水冷壁爆管的原因

1.1 异物磨损

在锅炉运行期间，当进入水冷壁管的水中存在大颗粒杂物时，这些杂物将随水流对管道内壁产生冲刷作用，此过程犹如砂纸打磨物体表面，长时间的侵蚀致使水管壁面逐渐减薄。以部分老旧锅炉设备为例，若缺乏足够的过滤装置，杂质便容易进入水冷壁管，随着管壁不断变薄，其所能承受的水压降低，而锅炉运行水压保持在一定水平，水压相对于变薄后的管壁过高时，管道便会破裂，进而引发爆管现象。

1.2 水质问题

水质对锅炉的正常运行具有关键意义，水中含有的氧化铁离子等物质可能在管道中形成沉淀，在特定条件下氧化铁离子发生化学反应生成铁锈状物质，随着时间推移这些物质在管道内部逐渐积累，最终导致管道生锈腐蚀。在一些以地下水为锅炉水源且铁含量较高的地区，若缺乏有效的水质处理措施，水质进入锅炉水冷壁管后，将更易对管道造成侵蚀，这不仅破坏管道结构完整性，而且腐蚀产生的薄弱部位可能无法承受正常运行压力，从而导致爆管 [1]。

1.3 管道内部结垢

锅炉运行过程中，炉壳内部管道壁面经常产生水垢，这是由于水中含有钙、镁等离子，在水不断被加热蒸发时，这些离子的溶解度降低，进而结晶析出形成水垢，水垢附着在管道壁面并逐渐加厚，使管道内径变小，阻碍水流通过，导致水流阻力增大。依据流体力学原理，阻力增大时水流量减少，而进水压力不变的情况下，水压升高，同时水垢影响水冷壁管正常的热交换功能，加重管道负担，改变管道应力分布，在长期不良状况下，极易引发管道破裂爆管。

1.4 过高的水压力

锅炉运行需维持一定运行压力以保障水的正常循环和热量交换，当出现异常情况，如水循环系统故障致使局部水流不畅时，系统为维持运行会自动增加水压，过高的水压使水流流速增大，高速流动的水对管道壁面冲击力增大，加重壁面负担，同时增加管壁应力。当应力持续超过管道材料极限承受能力时，管道破裂，引发爆管事故，例如一些小型锅炉，若水泵流量控制不当，易出现水压过高情况，而且管道长期处于过高压力环境下，即使材质较好也会逐渐产生疲劳损伤，降低使用寿命，增加爆管风险。

2 锅炉水冷壁爆管预防方法

2.1 改善水质管理

在锅炉运行过程中，水质管理极为重要，需对进水水源进行严格检测，若水源不符合锅炉用水标准，应先进行有效的预处理，包括过滤、软化等过程，例如，采用砂滤去除水中较大颗粒杂质，离子交换树脂软化去除钙镁离子，从而减少水中可能导致结垢或腐蚀的物质，同时在锅炉运行期间要持续监测锅水，利用水质分析仪等设备定期检测水中酸碱度（pH 值）、硬度、溶解氧等关键指标。若指标超出正常范围，及时调整。例如，当水的pH 值过低时，添加碱性药剂调节；硬度超标时，适当增加排污量或进一步软化处理。由于水在锅炉中循环加热蒸发时会出现杂质浓缩情况，所以需建立合理的排污制度，定期排污，排出含高浓度杂质的锅水，降低结垢和腐蚀风险 [2]。

2.2 提高管道抗压能力

水冷壁管作为锅炉生产系统中水循环的重要组成部分，良好的抗压能力有助于减少爆管风险，在选择管道材料时，要严格按照锅炉设计要求和相关行业标准，例如对于高压锅炉，应选择能承受相应压力等级的优质管材，在安装过程中，要确保管道安装质量，保证焊接质量，防止出现气孔、夹渣等焊接缺陷，因为这些缺陷会影响管道整体强度。此外，可根据实际情况对管道进行加固或优化管道支撑结构，合理的支撑结构能够分担管道承受的压力，减少应力集中现象，例如在管道转弯处或长距离管道中间部位设置合理支撑点，使管道在运行过程中更加稳固，不易因压力波动而变形或破裂。

2.3 防止异物进入管道

为预防异物进入水冷壁管道，工程设计初期应构建合理且严密的管道系统，对所有与水冷壁管道连接的接口，设置有效的过滤装置或隔离措施，如在进水管道口安装细滤网，防止大颗粒杂质进入。在锅炉系统布局方面，要注意避免外界异物溅入或落入管道系统的隐患，可通过设置防护罩、封闭空间等方式保护管道系统，对于已运行的锅炉设备，需定期检查，尤其要关注容易被忽视的角落或连接部位，查看是否有异物入侵或堵塞情况，若发现异物，应及时清理，避免异物在管内积累对管壁造成磨损或堵塞管道影响正常水循环。

2.4 加强管道维护检测

应建立定期检测机制，定期检测锅炉运行状况，对水冷壁管道进行全方位检查，包括壁厚测量、外观检查、无损检测等，壁厚测量可使用超声波测厚仪等专业设备，及时发现管道壁厚度变化，若壁厚减薄超过安全范围应及时处理。外观检查可直观查看管道表面是否有腐蚀、磨损、变形等情况，如查看管壁表面是否有锈斑、划痕等，无损检测方法（如射线检测、超声波检测、磁粉检测等）能够检测管道内部是否存在缺陷（如裂纹、夹杂物等），且不会对管道本身造成损伤。例如对于长期运行的锅炉，每运行一定时间进行一次全面无损检测，以便在缺陷早期发现并处理，防止缺陷进一步扩展导致爆管。根据检测结果，定期对水冷壁管道进行清洗，采用化学清洗剂或物理冲洗方法除去管道内的结垢、铁锈等沉积物，保持管道内外壁清洁，可有效改善管道传热性能并提高使用寿命 [3]。

2.5 优化锅炉运行操作

锅炉运行过程中的操作规范对水冷壁安全具有重要影响，启动锅炉时应严格控制升温、升压速度，若升温、升压速度过快，会加剧受热面和承压部件热膨胀不均，产生热应力，使水冷壁管承受额外应力。操作人员应按照操作手册规定，逐步增加燃料供给量和送风量等，使锅炉逐渐达到正常运行状态，运行期间要合理控制水位，避免水位过高或过低，水位过高可能导致汽水共腾，冲击水冷壁管；水位过低可能使水冷壁管缺水干烧，致使管壁温度急剧升高。此外，要保持炉内稳定的热负荷分配，确保火焰分布均匀，防止火焰偏斜。火焰偏斜会导致局部水冷壁管受热过多，引起管壁超温过热。在锅炉停炉时，也需按照规定程序逐步降低负荷、降温、降压，避免冷却速度过快造成金属部件冷脆现象，损伤水冷壁管。

3 结语：

综上所述，锅炉水冷壁爆管产生的原因多样化，要想保证锅炉设备的正常稳定工作和运行，需要结合实际生产条件，对锅炉进行科学的维护和处理，避免出现管道爆裂而产生严重的安全事故。

参考文献：

[1] 王文, 盖红德, 胡娜娜, 等. 干熄焦余热锅炉爆管分析及处理措施[J].设备管理与维修 ,2024,(17):153-155.

[2] 张华 , 魏威 . 电厂锅炉水冷壁爆管泄漏原因与解决对策分析 [J]. 电力设备管理 ,2024,(15):75-77.

[3]徐小霞 . 锅炉水冷壁垢下腐蚀及处理措施分析 [J].全面腐蚀控制 ,2024,38(07):181-184.

作者简介：李超军 (1979.10-)，男，汉族，本科，河南三门峡，工程师，研究方向：热动