电站锅炉监督检验与安全保障技术

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[摘 要] 作为工业生产的重要角色，电站锅炉被广泛应用。然而，电站锅炉的结构复杂，工作条件恶劣，因此其安全保障尤为重要。不规范的操作，或是监督检测技术的不到位，都会给电站锅炉的运行带来巨大的安全隐患。近年来，锅炉的监督检验和安全保障技术的发展与革新一直是人们关注的焦点。

[关键词] 电站锅炉；监督检验；安全保障；无损检测

[中图分类号] X933 [文献标识码] A

作为工业生产的重要角色，锅炉能够在高压、高温和交变应力的条件下，利用工业生产中产生的余热或者其他燃料能源的热能，处理特定的工质，使其达到一定的压力和温度。而正是由于锅炉自身的复杂结构，以及恶劣的工作条件，锅炉具有一定的爆炸性，是一种危险性很高的换热设备。如果在锅炉的生产操作当中，监督检验环节不到位，出现处理不当的情况，就会导致安全事故，影响生产，甚至造成爆炸事故，导致人员伤亡。因此，近年来锅炉的监督检验和安全保障技术的发展与革新一直是人们关注的焦点。

1 电站锅炉的现状

电站锅炉，顾名思义是放置在电厂用来发电的特殊锅炉，具有大容量、高负荷等特性。目前被广泛使用的电站锅炉分为两种：煤粉锅炉和循环流化床锅炉，一般在高温高压、低温高压或高载荷等条件下工作。和普通锅炉相比较，电站锅炉的结构更为复杂，工作条件更为恶劣，因此其安全保障尤为重要。目前，最常见的损坏情况包括：

1.1 锅炉内部的杂质破坏传热，烧坏受热面，导致管道阻塞；

1.2 缺水过热，或者上下温差产生应力，导致锅筒变形，甚至出现胀口渗漏；

1.3 垢渣堆积，或者炉灰清理不及时，导致锅筒腐蚀，甚至产生温差裂痕；

1.4 水循环出现故障，导致水冷壁过热变形管，甚至出现鼓包爆管；

1.5 给水量和给水温度变化频繁，导致省煤器管热胀冷缩进而开裂；

1.6 燃油锅炉在省煤器管壁外生成油垢，导致二次燃烧。

2 电站锅炉的安全保障技术

为了保障电站锅炉的安全运行，提高经济效益，避免不安全因素造成的损失，必要的技术措施需要得到有效实施。

2.1 电站锅炉运行前的监督检验

电站锅炉的运行包括了电、水、循环水泵、供暖管道等多个方面，结构相当复杂。在电站锅炉正式开始投入使用之前，不仅要保证锅炉的质量以及操作人员的操作技能，锅炉自身的检查也相当重要。

2.1.1 检查锅炉内部的清洁，包括锅筒、集箱、省煤器管、过热器管、水冷壁以及再热器管，切忌在锅炉内部遗留工具或其他杂物。

2.1.2 当所有检查工作完成后，及时关闭所有手孔以及人孔，同时用盖垫压紧。

2.1.3 检查锅炉烟道以及外侧炉壁的密封情况，尤其注意是否有裂痕存在。

2.1.4 检查炉排下的出风口以及烟道闸门的完好情况，确保它们处于开启状态。

2.1.5 检查所有轴承的情况，确保所有油杯处于油满状态。

2.2 电站锅炉的烘炉技术

电站锅炉需要在高温高压的条件下长期运行，为保障锅炉的稳定性和安全性，烘炉技术被提出。烘炉是指对锅炉的炉墙进行一定时间的持续烘烤干燥，使其温度缓慢上升，降低对锅炉的损伤。在烘炉的过程中，需要定期从炉墙的特定表面取样，以便检测炉墙的烘干程度。根据不同型号锅炉的结构特征以及当时环境的气候特征等，烘炉的升温速度和持续时间会有所不同。总的来讲，当检测到的样品中含水量小于10%时，烘炉的目的就达到了。

2.3 电站锅炉的煮炉技术

杂质是影响电站锅炉安全性的一个重要因素。在锅炉的正常运行中，锅炉的传热会被杂质影响，导致受热面鼓包变形。而煮炉技术的提出，正是为了清除锅炉内部的杂质。

2.3.1 碱性煮炉

对于还未正式投入使用的电站锅炉，或者是刚投入使用不久的锅炉，其内部的杂质多为油污，水垢和铁锈的含量很少，所以可以利用碱性煮炉技术来清除杂质。

2.3.2 酸性煮炉

对于长期投入使用的锅炉，其内部有很厚的水垢和铁锈，可以利用酸性煮炉技术来清除水垢以及高温氧化铁。但是，酸性煮炉会对锅炉的炉壁造成一定程度的腐蚀，需要利用适量的缓蚀剂来减少对锅炉的损伤。

3 电站锅炉的监督检验技术

为了巩固电站锅炉的安全保障，除了在电站锅炉运行过程中规范操作，还必须加强电站锅炉的监督检验，及时发现并弥补电站锅炉在生产时遗留的缺陷或在运行时产生的磨损。目前，在电站锅炉的监督检验中被广泛使用的技术，包括金相分析法、红外热成像、无损检测等。

3.1 金相分析法

作为电站锅炉检测的重要手段之一，金相分析法利用定量金相学原理，通过计算机高精度、大速度的处理过程，很大程度上保障了电站锅炉检测的精准度和高效性。

3.1.1 依据电站锅炉的结构特点，从待检测的电站锅炉上选取合适的取样面。

3.1.2 对于尺寸过小或者形状不规则的取样面，需要对其进行镶嵌或者夹持处理，同时，要用合适的工具对取样面进行粗磨处理，以平整取样面。

3.1.3 对于粗磨取样面时遗留的较深的划痕，还必须对取样面进行细磨处理，以便消除划痕。

3.1.4 对于细磨取样面时遗留的细微的划痕，还必须对取样面进行抛光处理，把取样面打磨成光亮无痕的镜面。

3.1.5 在显微镜下观察分析取样面的结构组织之前，需要对取样面进行金相腐蚀。

3.1.6 利用显微镜观察分析取样面的二维金相显微组织，通过测量和计算得出取样面的三维金相显微组织的空间形态，从而鉴定电站锅炉的磨损情况。

3.2 红外热成像

众所周知，当任何材料的表面温度大于绝对零度时，材料会依据表面温度的不同，辐射出不同强度和波长的电磁波。其中，红外线是指波长介于0.75 μm到1 μm间的电磁波。利用材料的这种特性，红外热成像技术得到了发展和推广。通过光电技术，材料发热时辐射出的特定波段的红外线会被红外探测器捕获，并且通过光学成像物镜转化成可视的热图像。通过对热图像的分析和计算，材料的表面温度就可以被测量出来。

由于材料的表面温度直接影响到材料热辐射的强度，所以利用红外热像仪成像技术可以实现在不接触材料的情况下对材料进行表面温度的测量以及热状态的鉴定，同时，通过对热图像上的温度分布的分析计算，锅炉的异常发热点可以被检测出来。因而，红外热成像技术成为了对电站锅炉进行监督检验的一个重要工具。

3.3 无损检测

无损检验技术是目前得到世界各国高度关注的电站锅炉监督检验技术之一。利用锅炉材料的声、电、磁等特性，无损检测技术可以在不损伤电站锅炉的基础上，鉴定出锅炉的组织机构是否均匀，锅炉是否被磨损以及磨损的具体情况。无损检测技术不仅能实现在监督检验过程中对电站锅炉的保护，还可以对电站锅炉进行百分之百的全面检测和使用过程中的全程检测，这是金相分析法等其他采用检测技术所无法实现的。近年来，被广泛使用的无损检测技术包括：射线检测、超声检测、磁粉检测等。

3.3.1 射线检测

射线在穿过不同材料时，会因为材料的结构特性或形状规格产生不同的衰减。利用射线的这种衰减特性，射线检测技术可以利用荧光屏或者胶片照相来捕获穿过电站锅炉表面的射线，通过分析所捕获的射线的强度和均匀程度，电站锅炉表面的磨损程度就能被分析出来。通常情况下，电站锅炉的射线检测技术会利用X射线、γ射线或是中子射线来进行监督检验。

3.3.2 超声检测

超声波在两种不同材料的交界面传播时，其反射波和折射波的衰减特性会受到材料的结构特性和形状规格的影响。利用超声波的这种特性，超声检测技术利用发射探头向电站锅炉发射超声波，再利用接收探头接收从锅炉表面反射回来的超声波，或是透过锅炉的透射超声波，通过对比分析前后两种超声波的波形和强度，来对锅炉表面受到磨损的部位进行定位、定性以及定量，以此来对电站锅炉进行监督检验。

3.3.3 磁粉检测

不同材料的磁阻会因为材料自身的组织结构和形状规格的差异而有所不同。利用磁阻的这种特性，磁粉检测技术在电站锅炉的监督检验中起到了重要作用。当磁场穿过电站锅炉的受损部位和其他部位时，磁力线在受损部位会呈现弯曲状态，甚至溢出表面形成漏磁场。如果将磁粉均匀覆盖在锅炉表面，漏磁场会吸附周围的磁粉，形成可以被检测出来的磁痕，从而达到对电站锅炉的监督检验目的。

参考文献

[1]康纪黔.锅炉压力容器无损检测技术的现状和发展[J].中国锅炉压力容器安全，2011，14（6）.

[2]华庆元.试论锅炉安全保障技术要点[A].科协论坛，2011，11.

作者简介：何彦波（1986-），男，在宁夏回族自治区锅炉压力容器检验所，从事锅炉压力容器检验工作。