甘政，淡康彬，鄧微

（四川白馬循環(huán)流化床示范電站責(zé)任有限公司，四川 內(nèi)江 641005）

讓管技術(shù)在雙管排滾筒冷渣機上的應(yīng)用

甘政，淡康彬，鄧微

（四川白馬循環(huán)流化床示范電站責(zé)任有限公司，四川 內(nèi)江 641005）

膜式壁滾筒冷渣機是循環(huán)流化床燃煤機組上重要的排渣設(shè)備，它能對爐渣進行冷卻，并利用爐渣溫度加熱給水，使部分給水溫度從30℃左右加熱到90℃左右，降低機組煤耗。白馬公司#61機組雙滾筒膜式壁冷渣機結(jié)構(gòu)中，存在部分檢修位置空間不足，檢查難度較大的問題。通過讓管技術(shù)改造，能在不影響換熱及排渣溫度的情況下解決冷渣機在檢修檢查過程中的空間問題，降低了換熱管道漏水的可能性，提高了設(shè)備的可利用率。

膜式壁；管排；溫度；讓管；檢修空間

冷渣機是一種實現(xiàn)物料之間熱量傳遞的安全節(jié)能工藝設(shè)備，在循環(huán)流化床鍋爐行業(yè)被普遍應(yīng)用。近年來，隨著冷渣機設(shè)備的大型化、內(nèi)部換熱管結(jié)構(gòu)的緊湊化，使冷渣機內(nèi)部檢查檢修難度日益加大。讓管技術(shù)是通過改變原有管道的位置，通過對流體管道的重疊、移位，讓出部分空間的工藝技術(shù)措施。白馬600MW循環(huán)流化床機組現(xiàn)在布置6臺雙管排模塊式滾筒冷渣機，換熱結(jié)構(gòu)主要由內(nèi)筒、外筒、螺旋片、換熱片等組成，由于內(nèi)筒與外筒之間流動間隙較小,使內(nèi)筒外壁受熱面管排檢查困難，容易造成換熱管排漏檢。

1 讓管的必要性

雙管排模塊式滾筒冷渣機換熱管排可以分為高溫段和低溫段，高溫段在下渣口向后延伸3米范圍內(nèi)，3米位置后為低溫段。在高溫段，灰渣急劇換熱，輻射換熱能力強，管道及金屬件熱疲勞強度大。

通過在冷渣機外筒體上增加測溫孔、測溫儀器取平均值，發(fā)現(xiàn)高溫段能將灰渣從900℃左右降低到400℃左右。低溫段雖然長，但是換熱能力由于熱輻射下降和傳熱溫差下降而逐漸降低。當(dāng)溫度下降到400℃以下后，溫度對碳鋼的熱疲勞影響逐漸下降，低溫段管排由熱疲勞引起的故障很少。

高溫區(qū)膜式壁在運行過程中，由于設(shè)備在轉(zhuǎn)動狀態(tài)換熱，管排所受不均性溫度變化較大。在加工制造中的殘余應(yīng)力與使用過程中的工作應(yīng)力共同影響，并加上爐渣存在輕微的腐蝕性，容易導(dǎo)致鰭片、導(dǎo)渣片焊縫位置發(fā)生裂紋。雖然這些開裂點不會產(chǎn)生大范圍漏水，但是滴漏的水與灰渣長時間反應(yīng)，容易造成灰渣在冷渣機筒體內(nèi)板結(jié)，增加檢修難度。

熱疲勞造成的換熱管漏水不是偶然性的問題，它是長時間運行過程中，從量變到質(zhì)變的一個過程。如果在每一個檢查周期（1個月一次）能有效的檢查預(yù)防熱疲勞造成的管排缺陷，前期判斷并預(yù)防處理，杜絕冷渣機的漏水。

2 讓管實際運用

根據(jù)白馬前期冷渣機漏水特點，發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)力輕微裂紋滴漏造成的設(shè)備泄漏故障均集中在高溫段。為了解決定期高溫段檢查檢修的便利性，2015年白馬公司對該結(jié)構(gòu)冷渣機進行讓管改造。

讓管主要是利用彎管將外管排向外筒體兩邊移開，同時在外筒體高溫段開設(shè)800×250mm的長方形檢修孔。

外管排組由兩根回水管及兩根進水管組成，將外管排兩組供水管二合一為一根供水讓管，兩組回水管二合一為一根回水讓管，讓管靠近筒體外壁，形成一個檢查孔。并以相同的的結(jié)構(gòu)在高溫段處開設(shè)5組檢查孔。在開孔后，整個視線空間能覆蓋內(nèi)筒外壁，0～2.5m長度范圍的檢查視野達95°，不存在檢修死區(qū)（圖1）。

圖1 讓管空間布局圖

圖2 中將兩根供水管和兩根回水管采用三通合二為一成讓管，讓管穿過外部筒體鋼板，管道與外部筒體鋼板貼近，這樣不會影響管道的受熱膨脹，也將需要的檢修檢查空間讓開，起到檢修孔的作用。

圖2 讓管結(jié)構(gòu)圖

3 讓管的流態(tài)

將兩管并聯(lián)后，通過讓管流速變化趨勢，來判斷冷渣機讓管處是否存在傳熱惡化情況。冷渣機在設(shè)計時，按照美國換熱器協(xié)會（HEI）發(fā)布的《電廠換熱器標準》（PPHX）進行流速控制。該標準提出最大換熱管內(nèi)流速碳鋼管不超過2.4m/s進行設(shè)計。通過供水處旋轉(zhuǎn)接頭壓力表可以測得供水壓力門后為1.5MPa,回水壓力門前測得1MPa。水管直徑由兩組內(nèi)徑50mm的換熱管合并為內(nèi)徑為64mm的換熱管，管道的流通整體截面積減小。

采用流態(tài)模擬的方式，對整個變換區(qū)域的管組進行流速及流態(tài)檢查。三通外壁形狀與流體運動時流跡線接近，沒有在三通處形成回流漩渦，避免了在三通處局部傳熱惡化，不影響流態(tài)變化。流速在三通前部為1.1m/s，合管后增大到2.1m/s,后部三通處流速又降低到1.2m/s（圖3）。以溫度為60℃流速水運動粘度計算雷諾數(shù)：

公式中ρ為溫度下的密度，v為流速，d為管道內(nèi)徑，η為運動粘度。

在1.2m/s時，Re=114884＞4000 流體為紊流狀態(tài)；在2.2m/s時，Re=219324＞4000流體為紊流狀態(tài)，符合管道傳熱設(shè)計。

4 讓管過程其它技術(shù)特點

管排采用讓管后，在冷渣機外筒內(nèi)部形成了兩組受熱區(qū)。為了避免外殼鋼板干燒無冷卻造成鋼板碳化變形，在受熱區(qū)內(nèi)填充耐火材料。同時耐火材料澆筑可以保護雙筒冷渣機內(nèi)部支撐件的整體剛性。耐火材料理化性能如表1。

表1

圖3 讓管流速分布圖

原設(shè)計的支撐結(jié)構(gòu)支撐件較扁薄，采用讓管后，支撐件由16×50的方形結(jié)構(gòu)增大到直徑50圓形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由于截面積增大，其支撐強度也增大，圖4通過在支撐部件增加相同載荷500N時，支撐部件應(yīng)力變化特點，采用方鋼結(jié)構(gòu)時，在水平位置支撐件受力位移發(fā)生變化，圓鋼受力應(yīng)力分布均勻性較好。由于管道內(nèi)有水高速流動，容易產(chǎn)生管道振動，圓形結(jié)構(gòu)在水平、垂直、傾45°時更能穩(wěn)定內(nèi)管排，不讓內(nèi)管排發(fā)生振動等機械缺陷。

內(nèi)部導(dǎo)渣片采用耐高溫鋼制作，能保證檢查孔處設(shè)備走渣順暢不發(fā)生阻塞。

圖4 支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力對比圖

圖4 支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力對比圖

5 技改后試驗測試

技術(shù)改造完成運行3個月后，2016年1月對該新結(jié)構(gòu)技術(shù)可靠性及性能進行驗證。

檢修空間驗證：打開5組檢修孔后，內(nèi)筒0～2.5M位置均能進行檢修，檢查檢修空間滿足技改設(shè)計要求。排渣溫度驗證：在4r/min轉(zhuǎn)速下對回水溫度及出渣溫度進行試驗?；厮疁囟炔捎孟到y(tǒng)自帶DCS數(shù)據(jù)，出渣溫度采用紅外線測溫儀取渣堆中部溫度，渣溫＜150℃，水溫＜100℃。

6 結(jié)論

雙筒冷渣機通過對設(shè)計驗證，整體有效換熱面積較大。但是受限于檢查難度，造成了設(shè)備維護不方便。通過讓管結(jié)構(gòu)改造，不僅提高內(nèi)管排支撐強度，也提高設(shè)備檢修的便利性。設(shè)備改造后近1年運行觀察，設(shè)備定期檢查方便，至今未發(fā)生過泄漏。

讓管結(jié)構(gòu)改造能提高現(xiàn)有膜式壁冷渣機運行可靠的一項重要技術(shù)。它不僅能利用在雙筒膜式壁冷渣機上，也同樣能運用在不方便檢修的其它換熱設(shè)備上，是一項投入低，見效大的技術(shù)。

[1]Standards for Power Plant Heat Exchangers[S].4th Edition，2004.

[2]郭海霞.小型鍋爐鍋筒開裂原因分析[J].理化檢驗(物理分冊)，2008,05.

[3] 聶清德，段振亞，譚薇等.關(guān)于TEMA標準《流體誘發(fā)振動》若干問題的討論（二）[J]. 壓力容器，2004.

[4]聶清德，段振亞,譚薇,等.關(guān)于TEMA標準《流體誘發(fā)振動》若干問題的討論（二）[J]. 壓力容器，2004

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