300MW鍋爐再熱器增容改造介紹

張達(dá)勛

摘?要：張家口發(fā)電廠1-8號(hào)鍋爐再熱器存在受熱面管材質(zhì)等級(jí)較低、長期運(yùn)行向火面及下彎頭蠕脹嚴(yán)重、汽機(jī)通流改造及鍋爐低氮燃燒器改造后造成鍋爐再熱出口蒸汽溫度低，使得再熱器出口溫度在低負(fù)荷時(shí)段難以達(dá)到額定溫度等諸多問題，經(jīng)過多方研究、計(jì)算、論證，決定對(duì)再熱器進(jìn)行材質(zhì)升級(jí)及增容改造，為同類型機(jī)組的治理改造提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：鍋爐再熱器SA-213T91材質(zhì)工藝再熱增容

中圖分類號(hào)：YK24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）10（a）-0093-01

1 設(shè)備概況

張家口發(fā)電廠1-8號(hào)鍋爐為東方鍋爐廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的DG1025/18.2-Ⅱ型單爐膛、自然循環(huán)、中間再熱、燃煤汽包爐。再熱器系統(tǒng)最大連續(xù)負(fù)荷時(shí)入口壓力為3.81MPa，出口壓力為3.64MPa，按蒸汽流程分為三級(jí)：壁式再熱器，中溫再熱器、高溫再熱器。中溫再熱器布置在后屏出口，水冷壁折焰角上方，結(jié)構(gòu)為單U形管屏，管子規(guī)格ф60×4，14根管子繞，共29片，順流布置。橫向節(jié)距S1=457.2mm，縱向節(jié)距S2=70mm，底部最外圈管子為12Cr1MoV，其他不同部位分別采用12Cr1MoV、15CrMo、15Mo3材料。中再受熱面積2060m。

2存在的問題分析及改造

2.1中溫再熱器爆管原因及分析

以張家口發(fā)電廠3號(hào)機(jī)組為例，自機(jī)組投產(chǎn)后先后與1997年、2001年、2002年三次在中溫再熱器管排發(fā)生長期過熱導(dǎo)致爆管，引起機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。以2002年12月3號(hào)爐中再爆管為例，中溫再熱器位于煙溫約1000℃的區(qū)域，100%負(fù)荷下，中再入口煙溫為1044℃，出口煙溫913℃，工質(zhì)入口溫度為372℃，出口溫度為482℃，煙氣平均流速6.8m/s，工質(zhì)平均流速22m/s。

對(duì)中溫再熱器管進(jìn)行全面檢測，中再最外圈管的迎火側(cè)彎頭壁厚：平均壁厚為3.5mm左右；管的迎火側(cè)直段蠕脹：平均外徑值為60.9mm，蠕脹為1.5%，蠕脹最嚴(yán)重高達(dá)到4.7%（標(biāo)準(zhǔn)：合金管小于2.5%）；割管做機(jī)械性能試驗(yàn)，12Cr2MoWVTiB管的抗拉強(qiáng)度平均為δ=480MPa左右（標(biāo)準(zhǔn)要求δ=540-736MPa），12Cr1MoV管的抗拉強(qiáng)度平均為δ=450MPa左右（標(biāo)準(zhǔn)要求δ=470-637MPa）；硬度測量：強(qiáng)度平均為δ=490左右（標(biāo)準(zhǔn)要求δ=540-736MPa），管材的機(jī)械性能下降嚴(yán)重，抗拉強(qiáng)度、硬度都不符合要求，低于標(biāo)準(zhǔn)要求；金相組織分析：12Cr1MoV材質(zhì)管做金相分析試驗(yàn)，其金相組織為：碳化物+鐵素體+極少量珠光體，珠光體球化4級(jí)，說明管材長期超溫，已達(dá)到中度球化至完全球化程度。12Cr2MoWVTiB材質(zhì)管的金相分析，金相組織觀察為：貝氏體+鐵素體+網(wǎng)狀碳化物，說明管材長期超溫，金相組織中出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物。

2.2 再熱入口氣溫低的情況

我廠因汽機(jī)通流改造及鍋爐低氮燃燒器改造后造成鍋爐壁式再熱器入口蒸汽溫度低，使得再熱器出口溫度在低負(fù)荷時(shí)段難以達(dá)到額定溫度的現(xiàn)象，對(duì)鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和爐后設(shè)備的安全性帶來不利影響。與上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行研究討論確定了改造方案。

3 SA-213T91鋼管的性能及應(yīng)用

SA-213T91鋼管系日本川崎株式會(huì)社出產(chǎn)，規(guī)格：Ф60×4mm，技術(shù)條件為SPECASME SA213T91，供貨狀態(tài)：1040℃正火+回火730℃；SA-213T91鋼管在500℃以上長期運(yùn)行，其高溫性能比12Cr2MoWVTiB和12Cr1MOV鋼管組織穩(wěn)定，具有比較好的高溫?zé)岱€(wěn)定性能，其抗高溫氧化性能比12Cr2MoWVTiB提高很大，近年來得到廣泛的應(yīng)用。

4 再熱器改造方案

1）通過中溫再熱器爐外三通管變化，將中再原設(shè)計(jì)14根套管增加為16根套管，新增2根管出中再后經(jīng)過規(guī)格變化后再進(jìn)入爐內(nèi)，成為高再外圈管，最后出爐外跟原設(shè)計(jì)高再第1跟管合并進(jìn)入再熱器出口集箱；同時(shí)將原設(shè)計(jì)高再第7根向下延長約3.85m。

2）中溫再熱器新增2圈管爐內(nèi)部分前段為12Cr1MoV，下部及后面高溫區(qū)為T91；爐內(nèi)管子規(guī)格均為：Φ60×4。新增2圈管出口爐外連接管均為T91，規(guī)格分別為：Φ70×5 和Φ42×4。3）高溫再熱器新增加的外圈管爐內(nèi)全部為TP347H，規(guī)格均為：Φ60×4。高再出口爐外部分連接管原設(shè)計(jì)各管規(guī)格均有變化，具體規(guī)格變化為：原設(shè)計(jì)高再第1、5、6、7根變?yōu)棣?2×4；原設(shè)計(jì)高再第2、3、4根變?yōu)棣?8×4。4）將高溫再熱器原設(shè)計(jì)第2～6根管下部U型彎管換成同規(guī)格T91管子。5）中溫再熱器新增2圈管的外1圈管，以及高溫再熱器新增的外1圈管，在有吹灰器的位置相應(yīng)增加防磨罩，以防止蒸汽吹損新增管子。6）再熱器改造方案，新增中溫再熱器受熱面積為：323m2；新增高溫再熱器受熱面積為：247m2；計(jì)算再熱器額定工況溫升增加約19℃。

5 改造效果及推廣

5.1 再熱出口氣溫提升情況

3號(hào)機(jī)組進(jìn)行汽輪機(jī)通流改造、燃燒器改造、鍋爐再熱器改造后，經(jīng)過華北電科院試驗(yàn)得出的結(jié)論，在三個(gè)穩(wěn)定的工況下，鍋爐再熱蒸汽溫均可達(dá)到額定值541℃，在中低負(fù)荷下，鍋爐再熱蒸汽也可以達(dá)到額定值，與張家口發(fā)電廠其他進(jìn)行過通流改造及燃燒器改造的鍋爐相比，再熱汽溫提升能力有了較大的改善。

5.2 再熱改造后溫升情況

說明3號(hào)機(jī)組鍋爐在再熱器改造后，各個(gè)穩(wěn)定的負(fù)荷下，再熱器出口汽溫都能穩(wěn)定在541℃，再熱器的溫升能力可到10～30℃，該溫升可以彌補(bǔ)由于3號(hào)機(jī)組同時(shí)進(jìn)行了汽輪機(jī)通流改造、燃燒器改造所產(chǎn)生的再熱器入口蒸汽溫度下降、及爐膛火焰中心下降而產(chǎn)生的影響。

通過以上試驗(yàn)結(jié)果，我們可以得到以下結(jié)論：（1）在各負(fù)荷下，鍋爐再熱器改造后再熱蒸汽溫度都可以達(dá)到額定值，彌補(bǔ)了汽機(jī)通流改造和燃燒器改造帶來的的再熱蒸汽溫度偏低的問題。（2）在不同負(fù)荷下，鍋爐再熱器改造后再熱蒸汽的溫升比改造前可提高10～30℃，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求。（3）在各負(fù)荷下，鍋爐在再熱蒸汽溫度達(dá)到額定的情況下，再熱器不發(fā)生管壁超溫現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6 結(jié)語

依據(jù)以上改造方案，目前我廠3、5、8號(hào)爐全部改造完，改造后效果很好，消除了鍋爐再熱超溫過熱爆管及再熱出口氣溫低的重大隱患，實(shí)現(xiàn)鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為同類型機(jī)組的治理改造提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]徐經(jīng)華，何玉書.300MW機(jī)組運(yùn)行、檢修崗位技術(shù)培訓(xùn)教材.

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