300MW循環(huán)流化床鍋爐外置床改造

吳 偉

（云南華電巡檢司發(fā)電有限公司，云南 紅河652309）

0 引言

外置式換熱器（床）是ALSTOM型300MW循環(huán)流化床鍋爐的特征，它在鍋爐運(yùn)行調(diào)整中具有非常重要的作用，其對(duì)汽溫的調(diào)節(jié)具有獨(dú)特性。設(shè)計(jì)上將再熱器及中、低溫過(guò)熱器對(duì)稱布置于鍋爐兩側(cè)外置床中，通過(guò)改變進(jìn)入其內(nèi)部的循環(huán)物料量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)爐膛溫度和再熱蒸汽溫度的控制，并分開(kāi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，更方便靈活，有利于鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃。

爐前左一、右一外置床空室、高溫倉(cāng)室、低溫倉(cāng)室之間由2道水冷隔墻隔開(kāi)，高溫倉(cāng)室布置高溫再熱器，低溫倉(cāng)室布置低溫過(guò)熱器。爐后左二、右二外置床空室、高溫倉(cāng)室之間由一道水冷隔墻隔開(kāi)，與低溫倉(cāng)室無(wú)間隔，高溫倉(cāng)室布置Ⅱ級(jí)中溫過(guò)熱器，低溫倉(cāng)室布置Ⅰ級(jí)中溫過(guò)熱器。高溫倉(cāng)室中，受熱面的布置形式為交叉流，為了使各排管子出口蒸汽溫度不至于相差過(guò)大，將受熱面分成A、B、C3個(gè)區(qū)域，相鄰2組管排由1根吊掛管懸吊。低溫倉(cāng)室中，受熱面布置30根蛇形管，5根為1組，沿爐膛寬度方向均勻分布，相鄰2組管排由1根吊桿懸吊。根據(jù)受熱面內(nèi)蒸汽溫度及壓力等級(jí)的不同，不同區(qū)域、不同倉(cāng)室中蛇形管排的材質(zhì)相應(yīng)改變。

運(yùn)行數(shù)年來(lái)，引進(jìn)型300MW循環(huán)流化床鍋爐外置床主要存在2方面問(wèn)題：一是隔墻冷卻水泄漏后無(wú)法對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行焊補(bǔ)，造成隔墻附近區(qū)域床料板結(jié)，不能正常流化，影響換熱；二是高溫區(qū)域吊掛管與管排碰觸磨損，管壁減薄后易導(dǎo)致爆管。

1 改造背景

我公司2×300MW循環(huán)流化床鍋爐由哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司生產(chǎn)制造，型號(hào) HG－1025／17.5－L.HM37，引進(jìn)了法國(guó)ALSTOM公司的技術(shù)，是單爐膛、雙布風(fēng)板、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)、一次中間再熱的亞臨界自然循環(huán)汽包爐，燃用褐煤。2臺(tái)機(jī)組自2007年實(shí)現(xiàn)“雙投”以來(lái)已運(yùn)行6年。

對(duì)于外置床隔墻冷卻水系統(tǒng)，早在投產(chǎn)2年后就已陸續(xù)停用。冷卻水管束布置于澆筑隔墻的耐磨耐火料中部，泄漏后若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，勢(shì)必造成附近區(qū)域床料板結(jié)，不能充分流化換熱，影響汽溫調(diào)整，并且漏點(diǎn)無(wú)法焊補(bǔ)，因而停用有利于外置床安全運(yùn)行。至今我公司未發(fā)生過(guò)隔墻大面積垮塌影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的事件。

但外置床受熱面蛇形管排作為“四管”檢查的盲區(qū)，由于受床內(nèi)檢修空間限制，監(jiān)督檢查不能全面覆蓋到位，管排間隱患很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。2013年1月18日，＃6爐左二外置床首次發(fā)生爆管。停爐檢查發(fā)現(xiàn)左二外置床內(nèi)Ⅱ級(jí)中溫過(guò)熱器B區(qū)熱段爆管1根，吹損減薄3根，但要更換受損管段需要割除蛇形管排及其間吊掛管共計(jì)70余根，檢修工期長(zhǎng)，工作量大，檢修費(fèi)用高。此次檢修前后歷時(shí)21天，期間正值火電機(jī)組大方式運(yùn)行，影響電量較多。同時(shí)對(duì)＃6爐其余3個(gè)外置床進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)相同位置處管排吊掛管U型膨脹彎段與蛇形管水平段均存在不同程度的碰觸磨損，若機(jī)組持續(xù)運(yùn)行，磨損部位爆管幾率將增加。

2 方案實(shí)施

2.1 隔墻改造

2013年我公司＃7爐C級(jí)檢修期間，檢查發(fā)現(xiàn)左二外置床空室與高溫倉(cāng)室之間隔墻上部澆注料垮塌，內(nèi)置水冷管束、密封盒燒壞碳化，由于檢修工期緊，如按原圖紙?jiān)O(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，工作量大，且所需購(gòu)置的材料供貨周期較長(zhǎng)。經(jīng)向區(qū)域內(nèi)同類(lèi)型機(jī)組的相鄰電廠了解，并咨詢了鍋爐生產(chǎn)廠家，確認(rèn)外置床隔墻冷卻水對(duì)隔墻的實(shí)際冷卻效果不大，故決定對(duì)＃7爐左二外置床隔墻進(jìn)行徹底改造。具體如下：（1）拆除現(xiàn)有隔墻耐磨耐火澆注料、保溫澆注料及金屬密封盒、水冷管束。拆除中回收可繼續(xù)使用的Y型抓釘。（2）拆除隔墻后徹底清理床內(nèi)廢棄物，根據(jù)實(shí)際測(cè)量尺寸，使用合金板從內(nèi)側(cè)封堵水冷管束穿墻部位及底部膨脹縫，板材為12Cr1MoV，同時(shí)選用相應(yīng)合金焊條。（3）用耐熱不銹鋼筋制作骨架，以提高澆筑保溫料和耐磨耐火料后隔墻的整體強(qiáng)度。澆筑耐磨耐火料時(shí)應(yīng)注意，2塊模板之間必須預(yù)留3～5mm膨脹間隙（用陶瓷纖維紙?zhí)畛洌?，澆筑間隔應(yīng)預(yù)留充分的凝固時(shí)間。（4）制作隔墻骨架時(shí)，先用18鋼筋做主筋，間隔250～300mm直立焊接于底板上。向上分3層用18鋼筋做主拉筋，拉筋需預(yù)先熱彎2個(gè)膨脹彎，焊接橫拉在兩側(cè)已封堵好的合金板上。最后用8鋼筋做加強(qiáng)筋，與主筋焊接牢固，使得整個(gè)鋼筋骨架連成一體。注意骨架的上部應(yīng)沿寬度方向逐漸收口，使?jié)仓蟮母魤Τ蕦毸?，便于床料由空室順利流化至高溫倉(cāng)室。為提高主筋及拉筋與外置床本體的焊接強(qiáng)度，需在鋼筋兩端熱彎90°折角，以適當(dāng)增加焊縫長(zhǎng)度，并且使用耐熱焊條施焊，如圖1、圖2所示。（5）為進(jìn)一步保證澆筑后隔墻整體強(qiáng)度，在底板、兩側(cè)板及骨架中加焊若干Y型抓釘，增加澆注料凝固后的附著力。施工時(shí)骨架內(nèi)部澆筑保溫料，外部澆筑厚度不低于200mm的耐磨耐火料。＃7爐左二外置床隔墻改造后，機(jī)組通過(guò)了枯期大方式運(yùn)行的考驗(yàn)，證明此改造方案是可行的。目前＃7爐其余3臺(tái)次外置床空室與高溫倉(cāng)室間的隔墻已陸續(xù)依照此方案實(shí)施改造完畢。

2.2 吊掛管改造

圖1 鋼筋骨架

圖2 隔墻澆筑后效果圖

高溫倉(cāng)室管排吊掛管與蛇形管相互磨損是因?yàn)榈鯍旃芟虏吭O(shè)計(jì)了一個(gè)膨脹彎，且膨脹彎被布置在蛇形管排中間，無(wú)任何約束措施，在外置床運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部管道不停振動(dòng)，膨脹彎與蛇形管相互碰撞，引起磨損。相比較低溫倉(cāng)室受熱面，是由吊桿懸吊，所以并無(wú)磨損問(wèn)題。對(duì)比施工安裝圖，外置床中高溫倉(cāng)室管排吊掛管與蛇形管的布置及相對(duì)位置主要有3種形式（圖3、圖4、圖5）2種結(jié)構(gòu)，依照這2種不同結(jié)構(gòu)對(duì)吊掛管膨脹彎的走向進(jìn)行相應(yīng)改動(dòng)，就可避免其與受熱面管排的接觸，徹底消除該隱患。

圖3 外置床高溫倉(cāng)室受熱面管排與吊掛管布置形式1

圖4 外置床高溫倉(cāng)室受熱面管排與吊掛管布置形式2

圖5 外置床高溫倉(cāng)室受熱面管排與吊掛管布置形式3

在汛期檢修期間，針對(duì)爐前左一、右一外置床高溫倉(cāng)室高溫再熱器受熱面磨損情況，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)管排吊掛管與蛇形管空間相對(duì)位置的多次確認(rèn)，決定縮短U型吊掛管水平段長(zhǎng)度，將膨脹彎從蛇形管排間讓出，這樣就可以避免管排吊掛管與蛇形管碰觸磨損。改造后示意圖及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際圖片如圖6、圖7所示。

對(duì)于高溫再熱器B、C區(qū)域的改造方式，同樣適用于具有相同管排布置形式的中過(guò)ⅡA區(qū)域（圖8）。

據(jù)此方案進(jìn)行改造的關(guān)鍵在于鉗工配管及放樣尺寸的把握，因?yàn)槭鞘褂们懈钕聛?lái)的舊管，沒(méi)有備品，在割除U型彎水平直段后還需依次恢復(fù)焊接，且必須符合焊接工藝規(guī)范，對(duì)口間隙預(yù)留不能過(guò)大，焊口間距離不能低于100mm，還要避開(kāi)彎頭。因此，配備具有豐富經(jīng)驗(yàn)的鉗工，決定了改管的一次成功率。而對(duì)于左二、右二外置床中過(guò)ⅡB、C區(qū)域管排，因走向略有不同，只需將下部帶U型膨脹彎的吊掛管改為L(zhǎng)型吊掛管即可，配管及改管難度不大，如圖9所示。

圖6 高溫再熱器A區(qū)域改造后

圖7 高溫再熱器B、C區(qū)域改造后

圖8 中過(guò)ⅡA區(qū)域改造后

圖9 中過(guò)ⅡB、C區(qū)域改造后

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施以上方案，先后對(duì)我公司多臺(tái)次外置床進(jìn)行了改造，機(jī)組經(jīng)大方式運(yùn)行一個(gè)周期后，并無(wú)異常，證明改造成功。隔墻冷卻水泄漏及高溫區(qū)受熱面管排與吊掛管磨損爆管等問(wèn)題得以解決，從源頭上徹底消除了設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)留有的隱患，以最小的投入換來(lái)了設(shè)備運(yùn)行的最大安全效益，值得推廣。

［1］DL／T1035.5—2006 循環(huán)流化床鍋爐檢修導(dǎo)則 第5部分：耐火防磨層檢修

［2］DL／T869—2004 火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程