閆 飛

（浙能中煤舟山煤電有限責(zé)任公司，浙江舟山316131）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，超超臨界鍋爐市場占有率逐年提高，但超超臨界鍋爐參數(shù)高，隨著累計(jì)運(yùn)行小時(shí)數(shù)增加，也會(huì)暴露出一些新的問題，引起了學(xué)者及專家們的關(guān)注。趙洪彪等[1]闡述了噴水減溫器定期檢驗(yàn)的重要性；武云鵬[2]介紹了一種具有創(chuàng)新性的再熱器減溫水系統(tǒng)的改造方案，為鍋爐再熱器減溫水系統(tǒng)的改造提供了參考；尹俠等[3]從運(yùn)行工況變化說明了再熱蒸汽噴水減溫器調(diào)節(jié)頻繁會(huì)使減溫器出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重影響鍋爐安全運(yùn)行，并提出了改進(jìn)措施；曹建文等[4]主要介紹了超超臨界鍋爐再熱器減溫器結(jié)構(gòu)原理和常見故障；魏道君、李平善等[5-6]分析了再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥常見故障及優(yōu)化措施等。遺憾的是沒有發(fā)現(xiàn)有超超臨界鍋爐再熱器減溫器進(jìn)水管開裂事件的相關(guān)研究。因此，本文進(jìn)行了超超臨界鍋爐再熱器減溫器進(jìn)水管開裂事件的分析研究，以為電廠減少類似事故的發(fā)生提供參考。

1 設(shè)備系統(tǒng)介紹

浙江某電廠1、2號(hào)機(jī)組為2臺(tái)2×1 000 MW的超超臨界機(jī)組，這2臺(tái)機(jī)組分別于2014年7月和9月投產(chǎn)。其中，鍋爐主蒸汽設(shè)計(jì)溫度為605℃，再熱蒸汽設(shè)計(jì)溫度為603℃，再熱器減溫水水溫為170℃，再熱器減溫水管道所在爐頂小室內(nèi)環(huán)境溫度為540℃。

再熱器汽溫主要通過布置在尾部豎井煙道底部的煙氣調(diào)溫?fù)醢逭{(diào)節(jié)。通過自動(dòng)調(diào)整擋板到適當(dāng)位置來調(diào)節(jié)尾部豎井前、后煙道的煙氣分配，以保證控制負(fù)荷范圍內(nèi)的再熱汽溫保持在額定值。為適應(yīng)變負(fù)荷或事故工況的需要，在低溫再熱器進(jìn)口管道以及低溫再熱器出口集箱與高溫再熱器進(jìn)口集箱之間的交叉管道上布置有4個(gè)再熱器減溫器，每只減溫器由單獨(dú)的調(diào)節(jié)閥來控制。減溫器進(jìn)水取自鍋爐給水泵的中間抽頭。當(dāng)鍋爐負(fù)荷快速變化時(shí)，可用再熱器噴水至減溫器來精確快速地控制再熱汽溫，當(dāng)鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定后應(yīng)通過調(diào)溫?fù)醢逭{(diào)節(jié)將再熱器噴水量恢復(fù)。

2 再熱器減溫器進(jìn)水管泄漏情況

該電廠2014年2臺(tái)機(jī)組分別投產(chǎn)，投產(chǎn)后由于再熱器減溫器多處出現(xiàn)裂紋開裂，多次對(duì)再熱器減溫器進(jìn)行檢查檢修，故未引起設(shè)備異常。但近期發(fā)現(xiàn)鍋爐爐頂大罩外部出現(xiàn)水滴現(xiàn)象，并有蒸汽冒出，懷疑爐頂大罩內(nèi)部有泄漏。經(jīng)技術(shù)人員進(jìn)入爐頂大罩內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)，爐后左側(cè)再熱器減溫器進(jìn)水管距離減溫器焊口上部約1 cm處，有1道橫向裂紋。在鍋爐再熱系統(tǒng)水壓試驗(yàn)中，再次發(fā)現(xiàn)鍋爐前左側(cè)再熱器減溫器進(jìn)水管直管段有2處橫向裂紋，這2處裂紋與第一次發(fā)現(xiàn)的裂紋形狀相似。

3 再熱器減溫器進(jìn)水管泄漏的原因分析

針對(duì)再熱器減溫器出現(xiàn)的開裂，對(duì)泄漏的再熱器減溫器進(jìn)水管縱向割開，對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行滲透檢測檢查，發(fā)現(xiàn)該直管段內(nèi)壁布滿橫向裂紋，越靠近減溫器，其管道內(nèi)壁裂紋深度和長度越嚴(yán)重。根據(jù)該情況，對(duì)另外1臺(tái)鍋爐再熱器進(jìn)水管管道內(nèi)部進(jìn)行PT檢查，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)壁也存在不同程度的橫向裂紋，經(jīng)分析裂紋形成原因?yàn)闊崞凇?/p>

為進(jìn)一步驗(yàn)證開裂原因，技術(shù)人員在4根再熱器進(jìn)水管開裂位置分別增裝1個(gè)壁溫測點(diǎn)（測點(diǎn)位于爐頂大罩內(nèi)部，靠近減溫器處），經(jīng)排查，該管壁溫頻繁交變，交變次數(shù)如表1所示。

表1 再熱器進(jìn)水管壁位交變次數(shù)次

在再熱器減溫水投用時(shí)減溫器進(jìn)水管壁溫溫度為170℃左右，在再熱器減溫水未投用時(shí)減溫器進(jìn)水管壁溫被爐頂小室內(nèi)環(huán)境溫度加熱至530℃左右。當(dāng)減溫水投用時(shí)，減溫器進(jìn)水管壁溫被減溫水降溫至170℃左右，故當(dāng)減溫器減溫水投撤時(shí)，減溫器進(jìn)水管溫度在170～530℃之間反復(fù)變化，溫差范圍達(dá)360℃。在撤出減溫水時(shí)，減溫器進(jìn)水管壁溫從170℃被爐頂小室內(nèi)環(huán)境溫度加熱緩慢上升至530℃，加熱時(shí)長約15 min，減溫器進(jìn)水管壁溫變化速率為24℃/min；在投入減溫水時(shí)，減溫器進(jìn)水管壁溫從530℃降至170℃，時(shí)長約2 min，減溫器進(jìn)水管壁溫變化速率達(dá)180℃/min。再熱器減溫水每年投撤次數(shù)為8 010～15 121次，與表1中再熱器進(jìn)水管壁溫交變次數(shù)相同，再熱器減溫水反復(fù)投撤使減溫器進(jìn)水管頻繁受到較大的熱沖擊，最終形成熱疲勞裂紋。

4 防止再熱器減溫器進(jìn)水管開裂的措施

a）優(yōu)化管道壁厚，升級(jí)管道材質(zhì)。該電廠再熱器減溫器進(jìn)水管材質(zhì)為T22，壁厚7.5 mm。再熱器減溫器進(jìn)水管材質(zhì)可以升級(jí)為T91，管道材質(zhì)升級(jí)為T91后其強(qiáng)度提高，抗熱疲勞性能提高，該材料對(duì)應(yīng)壁厚3 mm即可滿足強(qiáng)度要求。同樣，再熱器進(jìn)水管采用壁厚7.5 mm的T91材質(zhì)，可以顯著提高抗疲勞性能[7]。

b）優(yōu)化運(yùn)行工況，減少再熱器減溫器進(jìn)水管投用次數(shù)。再熱器減溫器減溫水設(shè)計(jì)為事故噴水，再熱器減溫器進(jìn)水管開裂的主要原因是再熱器減溫水頻繁投入導(dǎo)致，需及時(shí)優(yōu)化吹灰，調(diào)整燃燒，減少再熱器減溫水投入頻次，同時(shí)對(duì)再熱器溫度調(diào)節(jié)時(shí)過熱器、再熱器擋板聯(lián)動(dòng)邏輯進(jìn)行優(yōu)化，提高再熱器汽溫調(diào)節(jié)性能[8-9]。

c）優(yōu)化系統(tǒng)，從低溫再熱器引入冷卻蒸汽進(jìn)入再熱器減溫器進(jìn)水管。從低溫再熱器進(jìn)口集箱引入冷卻蒸汽，該冷卻蒸汽溫度約350℃，將該蒸汽引入再熱器減溫器進(jìn)水管，同時(shí)在低溫再熱器進(jìn)口集箱至減溫器進(jìn)水管之間增裝逆止閥。正常工況減溫水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，低溫再熱器進(jìn)口集箱蒸汽進(jìn)入減溫水進(jìn)水管，使再熱器減溫器進(jìn)水管溫度保持在350℃左右。當(dāng)減溫水調(diào)節(jié)閥開啟時(shí)，低溫再熱器進(jìn)口集箱至減溫器進(jìn)水管之間的逆止閥關(guān)閉，減溫水通過再熱器減溫器進(jìn)水管進(jìn)入減溫器，減溫水進(jìn)水管溫度與減溫水溫度一致，約為170℃。通過該結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以使減溫器進(jìn)水管溫度變化范圍由原來的530～170℃優(yōu)化為350～170℃，使減溫器進(jìn)水管熱疲勞的應(yīng)力大幅度減少，提高了再熱器進(jìn)水管使用壽命。

d）設(shè)備設(shè)計(jì)布置優(yōu)化。再熱器減溫器是作為事故噴水時(shí)使用的設(shè)備，但大多數(shù)電廠存在頻繁使用再熱器減溫器，導(dǎo)致設(shè)備失效情況發(fā)生。因此，新機(jī)組選型時(shí)應(yīng)充分優(yōu)化減溫器及減溫器進(jìn)水管布置方式，將進(jìn)水管設(shè)置在爐頂小室外部，減少溫度頻繁交變，同時(shí)利于設(shè)備檢修更換。

5 結(jié)束語

目前，超超臨界鍋爐在我國電力市場占有率越來越高，其運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也越來越豐富，但累計(jì)運(yùn)行時(shí)間長了就會(huì)暴露出一些新問題，如再熱器減溫器進(jìn)水管開裂造成的非停事故等。因此，加強(qiáng)對(duì)超超臨界鍋爐的研究，對(duì)再熱器減溫器進(jìn)水管開裂的情況進(jìn)行分析，意義重大。本文所做的研究還較粗淺，提出的防止再熱器減溫器進(jìn)水管開裂措施也存在一些不足，但能為其他電廠減少類似事故的發(fā)生提供借鑒。