(高效清潔燃煤電站鍋爐國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司)，哈爾濱 150046)

0 引 言

某電廠300 MW亞臨界鍋爐為Π型布置、四角切圓燃燒、擺動(dòng)燃燒器調(diào)溫方式的自然循環(huán)汽包鍋爐，過(guò)熱器四級(jí)布置，再熱器三級(jí)布置。鍋爐抽汽供熱改造時(shí)在屏式再熱器和末級(jí)再熱器之間連接管道上增加了再熱器二級(jí)減溫器，經(jīng)過(guò)幾年運(yùn)行后，A側(cè)管道減溫器出口管路彎頭出現(xiàn)貫穿性裂紋造成泄漏，經(jīng)過(guò)分析判斷是由于噴水霧化不良造成彎頭疲勞裂紋。

1 鍋爐運(yùn)行和彎頭裂紋情況

該電廠1號(hào)爐因大包內(nèi)泄漏被迫停爐，經(jīng)檢查，漏點(diǎn)為屏式再熱器出口集箱至末級(jí)再熱器入口集箱A側(cè)管道即從左至右導(dǎo)汽管第二個(gè)彎頭出口側(cè)焊縫，沿熔合線開(kāi)裂，裂縫長(zhǎng)度約800毫米，管道規(guī)格為Φ610，材質(zhì)為SA335-P12。裂紋如圖1所示，經(jīng)仔細(xì)觀察，裂紋位于彎頭外弧，內(nèi)外貫穿，裂紋相對(duì)于彎頭所在平面成上下對(duì)稱，彎頭內(nèi)弧側(cè)無(wú)裂紋，此前2號(hào)爐也曾在與1號(hào)爐相同的位置發(fā)生過(guò)裂紋泄漏。

調(diào)取減溫水噴水量以及減溫器前后溫度的曲線，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期以來(lái)A側(cè)減溫水量均大于B側(cè)，并且A側(cè)減溫器后兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度差異很大，減溫器后溫度1經(jīng)常出現(xiàn)斷崖式下跌，與溫度2發(fā)生超過(guò)一百度以上的偏離。截取A側(cè)和B側(cè)一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行曲線如圖2和圖3所示，A側(cè)減溫器前后溫差大，且減溫器后溫度1頻繁出現(xiàn)溫度驟降情況，溫度2比較平穩(wěn)。B側(cè)減溫器前后溫差相對(duì)比較小，減溫器后兩個(gè)溫度也比較接近。

2 原因分析

對(duì)泄漏前一個(gè)月內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， A側(cè)減溫器前溫度平均515 ℃，減溫器后溫度1平均461 ℃，平均溫差54 ℃，最大溫差234 ℃，減溫器后溫度2平均483 ℃，平均溫差32 ℃，最大溫差58 ℃；減溫水量平均5.0 t/h，最大9.4 t/h。B側(cè)減溫器前溫度平均473 ℃，減溫器后溫度1平均460 ℃，平均溫差13 ℃，最大溫差96 ℃；減溫器后溫度2平均463 ℃，平均溫差10 ℃，最大溫差33 ℃；減溫水量平均1.37 t/h，最大4.9 t/h。表1為A側(cè)連接管道某一時(shí)段的數(shù)據(jù)，表中減溫器前溫度與減溫器后溫度1的差值達(dá)到200 ℃左右，而與減溫器后溫度2的差值在50 ℃左右，出口兩點(diǎn)溫度理論上應(yīng)相同，而實(shí)際上差異達(dá)到了150 ℃，這是非常不正常的現(xiàn)象。

進(jìn)一步觀察圖2，A側(cè)減溫器后溫度1劇烈變化與噴水量變化密切相關(guān)，形成相互吻合的高低對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)噴水量約高于6 t/h時(shí)，溫度1就會(huì)突然降低，根據(jù)減溫水量可判斷溫降明顯異常，不合邏輯。

表1 A側(cè)減溫器前后溫度和溫差

通過(guò)計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，按B側(cè)減溫器噴水量計(jì)算的減溫器溫降基本上與運(yùn)行數(shù)據(jù)吻合，A側(cè)按減溫器噴水量計(jì)算的減溫器溫降約30 ℃左右，溫差1達(dá)到200 ℃左右，按此溫降計(jì)算的減溫水量需要80 t/h,而實(shí)際噴水量最高只有9.4 t/h。減溫器出口溫度1最低降到了326 ℃，僅比飽和溫度高約60 ℃，明顯異常。溫差2雖然也大于計(jì)算值，但和溫差1比，還在合理范圍內(nèi)。

為分析減溫器出口溫度1異常的原因，需首先排除測(cè)量?jī)x表問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各溫度測(cè)點(diǎn)的熱電偶進(jìn)行校驗(yàn)，證實(shí)熱電偶工作正常，測(cè)量準(zhǔn)確性沒(méi)有問(wèn)題。對(duì)流量計(jì)和減溫水調(diào)節(jié)閥也進(jìn)行了校核，證實(shí)減溫水量的測(cè)量也沒(méi)有問(wèn)題。因此只有減溫水沒(méi)有完全汽化噴到熱電偶套管上，才能夠造成減溫器出口溫度1異常偏低，那為什么出口溫度2沒(méi)有異常偏低呢？

圖4為A側(cè)連接管道圖，圖5為A側(cè)減溫器后測(cè)溫套管布置，減溫器出口溫度1在溫度2前面，減溫器中未完全汽化的水滴撞到測(cè)溫套管1時(shí)會(huì)在其表面聚積，這樣迅速降低了套管溫度，使測(cè)得的溫度1異常偏低。溫度2的套管被前面溫度1的套管遮擋且距離只有100毫米，水滴未能撞到溫度2的套管，因此溫度2比較接近減溫器后的蒸汽溫度，這也反向證明了水滴的存在。

而由于減溫器霧化不良，減溫水沒(méi)有完全汽化，蒸汽攜帶大量水滴到達(dá)下游第一個(gè)彎頭時(shí)，在慣性的作用下，水滴撞擊到彎頭外側(cè)內(nèi)壁上，造成該區(qū)域溫度突然降低，產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，彎頭出口焊縫為該區(qū)域最薄弱的位置，在長(zhǎng)期的溫差交變應(yīng)力作用下，彎頭出口焊縫靠外弧側(cè)產(chǎn)生疲勞裂紋，并最終發(fā)展成為貫穿性裂紋造成泄漏。

通過(guò)內(nèi)窺鏡對(duì)減溫器噴嘴進(jìn)行檢查，并沒(méi)有發(fā)生堵塞或損壞情況，于是對(duì)減溫器噴嘴進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)際使用的噴嘴容量增加了一倍，遠(yuǎn)超出了300 MW亞臨界鍋爐噴嘴使用范圍，這是造成噴嘴霧化不良的根本原因。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)再熱器減溫器運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，應(yīng)用邏輯推理，找到了彎頭產(chǎn)生裂紋的原因?yàn)闇p溫器噴嘴霧化不良造成蒸汽帶水，并且結(jié)合兩臺(tái)爐問(wèn)題相似性，對(duì)減溫器噴嘴進(jìn)行了校核計(jì)算，最終發(fā)現(xiàn)了噴嘴霧化不良的根本原因是噴嘴使用錯(cuò)誤。