楊東輝
摘 要:元電公司4號(hào)機(jī)組投運(yùn)后,鍋爐后屏再熱器頻繁發(fā)生漏泄,嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文特對(duì)后屏再熱器漏泄原因進(jìn)行了分析,并對(duì)采取的優(yōu)化改造方案進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞:后屏再熱;漏泄;過熱;卡塊
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.146
1 設(shè)備概況
元電公司4號(hào)機(jī)組600MW鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)制造,為亞臨界壓力,一次中間再熱,控制循環(huán)汽包爐,固態(tài)排渣。鍋爐設(shè)計(jì)為平衡通風(fēng),直吹式四角切圓燃燒,單爐膛倒U型布置。設(shè)計(jì)煤種為平莊褐煤。爐膛四周敷設(shè)內(nèi)螺紋管膜式水冷壁。過熱器系統(tǒng)分別由分隔屏、后屏、末級(jí)過熱器、立式低溫過熱器和水平低溫過熱器等組成;再熱器系統(tǒng)分別由墻式、屏式和末級(jí)再熱器三部分組成。
4號(hào)鍋爐再熱器分為兩級(jí),一級(jí)再熱器安裝在爐膛上部的前墻和兩側(cè)墻的前部,緊靠在水冷壁管上靠輻射換熱,即墻式再熱器。二級(jí)再熱器分兩段,前段為半輻射式即后屏再熱器、后段為對(duì)流式即末級(jí)再熱器,兩段之間沒有聯(lián)箱,只是在爐外進(jìn)行管屏的變排。
4號(hào)鍋爐后屏再熱器布置在鍋爐上方折煙角位置,順流布置,管排共計(jì)52排,每排22根,同一管排間采用卡塊固定,中間設(shè)置夾管,共同起到固定管排的作用,管排外1材質(zhì)TP304,外2-外8均為12Cr1MoVG。
2 漏泄統(tǒng)計(jì)
2007年機(jī)組投產(chǎn)至今,4號(hào)鍋爐后屏再熱器共發(fā)生漏泄8次,將2007年至今發(fā)生的所有漏泄按其發(fā)生的直接原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果見下表。
3 4號(hào)鍋爐后屏再熱器存在的主要問題
從上表的統(tǒng)計(jì)中可以看出,4號(hào)鍋爐后屏再熱器主要為制造缺陷及卡塊開裂,分別占總漏泄次數(shù)的50%,25%。結(jié)合漏泄情況綜合分析,4號(hào)鍋爐后屏再熱器漏泄主要由以下原因:
3.1 后屏再熱器管排設(shè)計(jì)材質(zhì)偏低,存在長(zhǎng)期過熱缺陷
4號(hào)鍋爐后屏再熱器外1管圈材質(zhì)為SA-213TP304H,其它管圈材質(zhì)為12Cr1MoV,近年4號(hào)鍋爐大量燃用白音華煤,全水份達(dá)到30%以上,遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)煤種,導(dǎo)致滿負(fù)荷時(shí)對(duì)流受熱面各段煙氣溫度、流量、流速已經(jīng)嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值,僅省煤器出口煙氣溫度就升高約25度。后屏再熱器管子處的煙氣溫度遠(yuǎn)高于斷面平均溫度,造成管壁長(zhǎng)期超溫過熱。在停爐檢查中發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)中心區(qū)域的后屏再熱器管表面氧化起皮嚴(yán)重,存在過熱跡象。
3.2 后屏再熱器外1管圈卡塊設(shè)計(jì)缺陷
后屏再熱器外1管圈卡塊設(shè)計(jì)不合理,由于外1管圈(材質(zhì)為SA-213TP304H)與外2管圈(材質(zhì)為12Cr1MoV)材質(zhì)不同、膨脹不同,導(dǎo)致配合卡塊在運(yùn)行期間極易脫開。此外卡塊與母材焊接部位存在缺陷,極易開裂。
3.3 后屏再熱器夾管制造安裝缺陷
(1)后屏再熱器夾管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,管子壁厚一次從7mm過渡至4mm,管壁厚過渡厚度比過大,造成過渡區(qū)熱應(yīng)力過大,極易形成熱疲勞;管壁厚削薄過渡段斜坡角度過大,約為45度左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)程規(guī)定值(15度),造成斜坡角根部應(yīng)力集中度過高。
(2)壁厚過渡管段加工精度不夠,相當(dāng)部分管子加工后壁厚小于設(shè)計(jì)值(4.0mm),最大減薄約0.5mm左右,造成該區(qū)段管壁強(qiáng)度不足。
(3)壁厚過渡管段車削加工粗糙,存在較深的溝痕(厚度約為0.2mm),造成該區(qū)段管內(nèi)壁形成應(yīng)力集中。
4 4號(hào)鍋爐后屏再熱器優(yōu)化改造方案
(1)經(jīng)過查看資料及分析論證,T91管材有很好的性能,不僅具有高的抗氧化性能(氧化溫度可達(dá)到600℃)和抗高溫蒸汽腐蝕性能,而且還具有良好的沖擊韌性、高而穩(wěn)定的持久塑性及熱強(qiáng)性能、優(yōu)良的導(dǎo)熱系數(shù)和較小的線膨脹系數(shù)。故在2011年大修中對(duì)后屏再熱器進(jìn)行了材質(zhì)升級(jí)改造,在標(biāo)高65985mm處對(duì)后屏再熱器外2-外8下部直管段及彎頭進(jìn)行了更換(彎頭更換至距管屏外圈中心線1700mm處),將12Cr1MoV升級(jí)為T91;對(duì)外1與外2管圈卡塊進(jìn)行了重新加長(zhǎng)設(shè)計(jì),并采取現(xiàn)場(chǎng)焊接、熱處理的焊接方式,消除了卡塊與母材焊接存在的焊接應(yīng)力,同時(shí)解決了卡塊易脫開的問題。
(2)在2012年中修中對(duì)后屏再熱器104處夾管異徑對(duì)接管段進(jìn)行了全部改造更換,在夾管φ63×7mm與φ63×4mm管段之間加裝了一段200mm長(zhǎng),規(guī)格為φ63×5.5mm的過渡管段,過渡管段管壁厚削薄過渡段斜坡角度小于規(guī)程規(guī)定值(15度),減少了根部應(yīng)力。
5 結(jié)論
4號(hào)爐后屏再熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造后運(yùn)行至今未發(fā)生漏泄,避免了因原始設(shè)計(jì)、制造不足而導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)的發(fā)生,提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
參考文獻(xiàn):
[1]李路明.600MW亞臨界鍋爐受熱面超溫爆管改造[J].鍋爐制造,2014(03):21-24.
[2]李希超.1025.鍋爐高溫再熱器失控機(jī)理及狀態(tài)評(píng)估[J].西北電力技術(shù),2002(01):2-7.