随着国家经济的蓬勃发展，安全生产、绿色运行是国内工业发展的必要趋势，锅炉在工业生产中扮演着重要角色，因此，锅炉安全、节能、环保地运行对工业生产的安全性起着决定性作用。锅炉的设计水平、制造技术、安装能力、司炉工操作能力、给水水质控制情况、锅炉内加药处理等因素影响锅炉的安全运行，近年来，由于采取锅炉设计单位资质把控、制造单位工艺水平审查、安装单位能力认证监督等措施，因设计、制造、安装等质量问题引起的锅炉安全事故已逐步减少，但因水处理操作不当引发的事故却呈上升趋势。若水处理措施不能满足锅炉用水要求，在锅炉内高负荷处易产生水垢，垢的导热系数远低于金属，在高负荷运行过程中，垢下金属易发生变形、鼓包、爆管等危险。锅炉受热面结垢存在以下两个方面危害：一是水垢导热性能极差，燃料燃烧热能不能顺利传递到传热工质，热量不能正常做功，浪费大量的燃料，导致锅炉的排烟温度升高，环境热污染加剧；二是在锅炉运行过程中，大量水垢易堵塞水冷壁管，炉水无法流通，锅炉受热面无法传热，无法为水冷壁降温，导致水冷壁出现超温过热、胀粗等情况，在垢下发生炉水高度浓缩，浓缩液腐蚀金属本体，金属组织出现裂纹并不断扩大，进而引发爆管，甚至会造成人员伤亡等锅炉安全事故。研究发现影响锅炉安全运行的主要因素有锅炉运行管理、水处理运行管理、原水水质、水处理设备选取、司炉工操作规程、水处理药剂控制等，因此，为确保锅炉安全、节能、高效地运行，做好锅炉水处理系统监督管理、锅炉运行安全监督管理等工作，对锅炉安全、节能运行是至关重要的。
1、锅炉水冷壁爆管原理
爆破部位经受高温，组织发生变化，珠光体球化、晶粒长大，基体高温性能明显下降，当低于屈服强度时发生变形，向火侧管径胀粗、壁厚减薄，同时向火侧外壁强烈氧化脱碳造成壁厚减薄（氧化作用）、强度降低（脱碳作用），珠光体球化和氧化脱碳进一步作用，使基体到达断裂极限，于是向火侧外壁出现微裂纹，裂纹长大，最后爆破，同时在壁厚减薄过程中造成过烧。
2、锅炉常见的爆管原因
2.1安装制造缺陷
水冷壁管道制造过程中的砂眼或其他缺陷产生的管道质量问题;安装过程中存在的焊接质量缺陷、屏间应力不均造成鳍片撕裂并扩展至管壁导致的泄漏或爆管，锅炉结构不合理造成的水循环破坏都会导致爆管。
2.2材质劣化
超温超压运行使水冷壁管过热，管子长期在高温高压下工作，不但会发生蠕变、断裂和应力松弛等变形过程，而且还会发生组织和性能的变化。比如珠光体球化、石墨化，合金元素的重新分配等。超温会使钢的持久强度和蠕变极限下降，对钢材的高温机械性能影响很大，它会加快金属在高温下的蠕变速度。孙宁等研究发现:当20G水冷壁管处于550°C时，蠕变断裂时间约为750h，温度600°C时，蠕变断裂时间很短;而处于650～850°C时，蠕变断裂时间非常短(3～15min)，石墨化将大大降低钢材的机械性能。石墨在基础组织中可以认为是空洞和裂缝，使钢材的强度极限、韧性都大幅下降，从而使钢材脆性增加。钢材长期在高温条件下还会发生合金元素从固溶体中逐渐向碳化物扩散，使碳化物中的合金元素逐渐增多，导致钢材的高温机械性能降低。
2.3运行管理不当
司炉人员操作不当，锅炉升温或降温过快，炉管受热或冷却不均匀产生较大的应力造成承压部件发生疲劳破坏;炉水给水品质长期超标，水质不符合标准，没有水处理措施或对给水和锅水的水质监管不严，使管内结垢甚至发生堵管或出现垢下腐蚀，致使局部热阻力增大而造成管壁过热，强度降低；锅炉带病运行，明知锅炉存在安全隐患或安全保护联锁装置无效的情况下不及时处理而坚持运行。这种情况带来的后果更严重，如2016年当阳8.11锅炉主蒸汽管爆炸事件。
3、避免锅炉水冷壁爆管的措施
锅炉的安全运行与锅炉水质息息相关，加强锅炉水处理管理是势在必行的。锅炉水处理效果受水处理设备、操作人员、原水水质、锅炉运行条件、锅炉加药系统等影响，提高水处理效果的措施有以下几个方面：
3.1锅炉使用单位加强水处理作业管理
企业水处理系统应符合国家标准锅炉用水要求，符合要求的水处理系统是锅炉安全生产的前提。企业若不严格执行国家锅炉用水标准，导致锅炉存在安全风险，企业运行成本有所增加，经济效益降低，为促使锅炉安全、节能地运行，应加强水处理系统管理。
3.2合理选择水处理方法和系统
根据原水水质，以技术可靠、经济合理为原则，选择合适的水处理方法和系统，确保水处理设备出水符合国家锅炉用水标准要求。当原水总硬度超高或原水水质随季节变化较大时，一级软水器出水可能无法达到标准要求，水处理设备建议采用复合式配备，即两级串联软水器或者采用软水器+反渗透联合。当原水碳酸盐硬度较高时，水处理设备建议采用交换容量大的设备，即弱酸阳离子交换设备或不足量酸再生氢离子交换树脂的氢-钠离子串联系统。当原水水质悬浮物、有机物等杂质含量较高时，水处理设备建议采用预处理装置+软水器，预处理流程为混凝-澄清-过滤，去除原水中大部分悬浮物、有机物、胶体等杂质，以避免后续水处理设备、水处理出水被污染，影响水汽质量。
3.3采用炉内加药补充防垢处理
采用炉内加阻垢剂的补充防垢处理，宜使用连续自动加药设备。根据锅炉的实际用水量、蒸汽发生量、锅炉用水水质、排污量等情况精确计算、准确计量，连续均衡地进行加药，促使锅炉水质维持在较低限的控制指标运行，降低阻垢剂的加入量，做到科学、环保加药，实现节能降耗目标。
3.4提高水处理作业人员的专业技术水平
锅炉使用单位为确保锅炉安全运行，应当了解水处理系统的重要性，应配备专业的水处理作业人员，应严格按照国家法规执行锅炉相关的标准和要求。水处理作业人员专业技术水平应保持与时俱进，用人单位应定期为其安排专业培训机构进行学习、培训，以确保其水处理知识的先进性。
3.5合理制定排污时间与排污量
按照锅炉相应标准要求，排污方式主要有定期排污和连续排污，每班进行至少一次排污，可同时采用锅炉底部排污和其他排污工序。排污量一般通过检测给水、锅水的水质来确定。通过检测锅水、给水的pH值及氯离子含量，计算排污率，确定是否要进行排污，控制排污量，排污后再次采集给水、锅水检测，当水质检测结果达到符合标准要求，停止排污。
3.6定期对锅炉除垢
对于锅炉内部，当水垢厚度大于1mm及以上或受热面严重锈蚀时应除垢，据统计清除受热面1mm的水垢可提高锅炉效率3%~5%。使用单位应定期进行锅炉内部检查，根据锅炉实际结垢、腐蚀情况，采取碱煮、酸洗、机械除垢等除垢措施，以确保锅炉受热面清洁、无垢运行。
4、结论
综上所述，在锅炉运行的过程中，水冷壁爆管事故对锅炉运行的安全性和经济性都会带来巨大的威胁，一旦事故发生，必然会对企业造成严重的损失。本文重点分析了锅炉水冷壁爆管原因及对策，希望可以为广大企业提供一定的参考借鉴。
参考文献
[1]刘拥军.330MW锅炉水冷壁爆管的原因分析及防范措施[J].华电技术，2016,38(08):59~60+70+79~80.
