基本介紹
- 中文名：鍋爐爆管
- 外文名：boiler tube explosion
- 所屬學科：機械工程
- 公布時間：2013年
- 表現形式：管壁破裂、汽水泄漏
- 防治重點：四管防磨防爆檢查
- 失效機理：蠕變、疲勞、腐蝕
- 別名：四管爆漏
定義與現象,原因分析,事故案例,防治措施,技術發展與行業交流,
定義與現象
鍋爐爆管是指鍋爐在運行過程中，水冷壁管、過熱器管、再熱器管及省煤器管等承壓部件因過熱、磨損、腐蝕、疲勞等原因發生的破裂、泄漏事故，可導致爐管失效甚至鍋爐事故停機。鍋爐爆管也常稱為“四管爆漏”，指水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器四種受熱面管的泄漏事故。典型表現形式包括爐膛負壓瞬間變正，燃燒器噴口有汽水噴出；排煙溫度驟降3-5℃，引風機電流增幅達10%；汽包水位急劇波動，給水流量異常高於蒸汽流量；爆管時有明顯的爆破聲和噴汽聲；鍋爐水位、蒸汽壓力迅速下降；火焰發暗，燃燒不穩甚至熄火；以及蒸汽流量明顯下降。
原因分析
鍋爐爆管主要由水質因素、製造與安裝缺陷、運行操作不當、環境與腐蝕、磨損與超溫、結構問題、焊接質量及疲勞破壞等多因素複合作用導致。水質因素主要指鍋爐給水質量不良、無水處理或水處理方法不正確，使管線的內壁結垢或腐蝕。製造與安裝缺陷包括管線在製造、安裝和檢修過程中在焊口處出現應力集中和機械性能下降，以及雜質掉落在管子內造成堵塞或管子水垢從內壁上脫落“搭橋”破壞水循環。
運行操作不當涉及水位過低導致水循環不良、燃燒調整不當、升火停爐操作不正確使爐管被冷風吹襲或熱脹冷縮過快產生有害應力，以及鍋爐頻繁啟停和負荷劇烈變化，具體表現為啟停爐階段升溫速率超過2℃/min引發熱應力疲勞、低負荷工況下蒸汽流量不足導致管壁過熱以及汽溫控制偏差造成短期超溫達50℃以上。環境與腐蝕包括煙氣側腐蝕（高溫腐蝕和低溫腐蝕）和水側腐蝕（酸性腐蝕、鹼性腐蝕和氧腐蝕），尾部受熱面因排煙溫度過低或給水溫度過低造成酸性腐蝕，鍋爐供熱系統管網存在二氧化碳腐蝕或氧腐蝕，其具體機理包括高含灰煙氣在較高流速下加劇沖刷磨損、複合硫酸鹽在高溫下產生高溫腐蝕以及酸性煙氣可造成受熱面管年腐蝕量達0.5mm。
磨損與超溫表現為局部煙速過快形成煙氣走廊加大管子磨損，以及管子的高溫運行導致力學性能下降發生蠕變直至爆管，長期超溫運行可導致材料劣化，例如20G鋼發生珠光體球化、氧化皮脫落致使管道通流面積減少以及石墨化現象使碳鋼強度下降。結構問題指煙道或燃燒室隔火牆損壞使煙氣短路造成局部爐管熱量集中，以及爐牆密封不嚴形成漏風渦流。焊接質量缺陷如咬邊、未焊透、夾渣等易使焊接部位成為薄弱部位。疲勞破壞則是由於交變熱應力和機械應力作用導致的振動疲勞、熱疲勞和腐蝕疲勞。
事故案例
鍋爐爆管事故案例中，水冷壁橫向裂紋和高溫過熱器堵塞是典型案例。
某350MW機組因燃燒偏斜形成300℃溫差梯度，低周疲勞導致管壁產生穿透性裂紋。處理措施包括調整燃燒器傾角至設計值±5°範圍內、增設壁溫測點至每屏6個、控制變負荷速率≤3MW/min。
TP347H鋼管內氧化皮堆積厚度達2mm，引發爆管停運事故。暴露問題包含冷態啟動升溫速率達4℃/min（超標100%）、未執行年度氧化皮檢測、壁溫測點覆蓋率不足60%。
2017年5月26日14時46分，周口某發電公司機組因鍋爐承壓部件爆管緊急停機。事故前（14時15分）爐膛壓力突然升高，最高達到3000Pa，運行人員判斷為鍋爐爆管並匯報。
防治措施
防治措施包括加強對水處理和水質監測的管理，增加除氧和除鐵設備，由一次軟化改成二次軟化，並加入鍋爐防腐阻垢劑以防止金屬腐蝕並抑制水垢形成，同時針對蒸汽鍋爐冷凝水回水管網的氧腐蝕和二氧化碳腐蝕採取措施。
需充分利用停爐檢修期請權威機構對鍋爐進行內、外部綜合檢驗，停爐後及時除垢和清灰，加強運行管理以調整燃燒並杜絕冷風吹掃爐管，完善防磨防腐措施並進行合理排污，適當提高排煙溫度至180-200度以杜絕尾部冷凝水的產生。
可套用遠紅外輻射塗料塗覆於鍋爐水冷壁，形成保護膜以減少腐蝕和熱應力破壞，減少積灰結焦並提高熱效率。
採用多源數據驅動的診斷方法，基於模糊推理建立餘熱鍋爐爆管診斷決策模型，可實現故障預警和溯源。
發生輕微泄漏時可降低負荷短時間運行，嚴重泄漏或爆破時應緊急停爐，維持引風機運行，停爐後繼續上水降溫並加強檢查。
技術發展與行業交流
2025年12月18日，浙江省電力學會鍋爐專委會協辦燃煤機組鍋爐四管泄漏防治技術交流會議，浙江省內各發電集團及其下屬發電廠、國網浙江電科院等相關工作人員共20多名代表參會。國網浙江電科院專家強調了鍋爐四管泄漏防治工作的重要意義，是燃煤機組鍋爐安全可靠運行的關鍵環節，並圍繞火電機組鍋爐四管泄漏防治作專題技術報告，結合電廠實際案例，深入剖析四管泄漏成因及應對要點。在交流研討環節，各電廠代表踴躍分享實踐經驗，聚焦四管防磨防爆管理、運行參數最佳化、檢修工藝改進及泄漏檢測技術等方面展開了熱烈探討。此次技術交流會成功搭建起行業技術交流與經驗共享平台，助力鍋爐四管泄漏防治工作提質增效。
一種多源數據驅動的乾熄焦系統餘熱鍋爐爆管診斷方法被提出，該方法通過準備多源數據並對多源數據進行餘熱鍋爐管道健康特徵提取，基於餘熱鍋爐爆管的發生與餘熱鍋爐管道健康特徵，使用模糊推理建立餘熱鍋爐爆管診斷決策模型，結合模糊推理，當餘熱鍋爐設備出現故障時進行實時故障溯源，給出故障原因。該方法採用多源數據整合多個方面的數據資源，實現更加全面地提取管道特徵，採用不同的特徵提取算法對多源數據分別進行特徵提取，能夠獲得鍋爐爆管健康度特徵，採用模糊推理的方式，實現了用近似推理代替了原本難以實現的精確條件判斷，建立餘熱鍋爐爆管診斷決策模型為判斷爆管情況提供科學的依據。
