600MW亞臨界鍋爐低溫過(guò)熱器管道磨損淺析及防治

于新

【摘要】近幾年來(lái)，火力發(fā)電機(jī)組鍋爐“四管”防磨防爆得到各發(fā)電公司的高度關(guān)注。本文結(jié)合國(guó)華臺(tái)電亞臨界機(jī)組燃煤鍋爐在檢修工作中發(fā)現(xiàn)的低溫過(guò)熱器管道磨損現(xiàn)象進(jìn)行分析，并針對(duì)分析結(jié)果及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從運(yùn)行操作和檢修工藝管理方面制定切實(shí)可行的技術(shù)措施，從而有效的預(yù)防或減少了鍋爐泄漏事件的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】低溫過(guò)熱器;磨損;原因;措施

1.引言

近幾年來(lái)，鍋爐“四管”防磨防爆工作得到各發(fā)電公司的高度重視，如何利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)，切實(shí)落實(shí)“二十五項(xiàng)反措”有關(guān)防磨防爆控制要求，是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。

國(guó)華臺(tái)電600MW機(jī)組由是上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的亞臨界壓力一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐，單爐膛П型露天布置，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)，固態(tài)排渣。

過(guò)熱器采用輻射傳熱，布置于煙氣高溫處，且采用順列布置，在過(guò)熱器各級(jí)受熱面之間采用集中大管道及大三通連接，增加了充分混合的效果并簡(jiǎn)化了布置，左右兩側(cè)的連接管不進(jìn)行大交叉，以避免汽溫偏差疊加。各級(jí)受熱面的管子選材，都經(jīng)過(guò)大量的壁溫計(jì)算，既保證安全又考慮了材料的合理使用。

過(guò)熱器的系統(tǒng)布置按煙氣流程依次為分隔屏→后屏→末級(jí)→包覆和低溫過(guò)熱器，共五級(jí);按蒸汽流程依次為爐頂、延伸側(cè)墻及尾部包覆過(guò)熱器→低溫過(guò)熱器→分隔屏→后屏→末級(jí)過(guò)熱器。

低溫過(guò)熱器全部布置于后煙井內(nèi)，省煤器上方，共分三組水平蛇形管，水平蛇形管每組為127排，最后由垂直出口段從爐頂引出。每排蛇形管由6根并聯(lián)管圈套彎，管子外徑Φ57mm，橫向節(jié)距152mm，在水平蛇形管最下面一組的入口端，采用了分叉管結(jié)構(gòu)，過(guò)熱器管子材料，中、下部管組全部為SA-210C。上部管組為15CrMo。整個(gè)低溫過(guò)熱器蛇形管組由省煤器懸吊管支吊（如圖1所示）。

圖1

2.案例及原因分析

2013年10月，國(guó)華臺(tái)電3號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修，在檢查低溫過(guò)熱器時(shí)，發(fā)現(xiàn)低溫過(guò)熱器高溫段下部、中溫段上部管道有磨損，呈橢圓狀，深度約0.3㎜（如圖2所示）。

根據(jù)低溫過(guò)熱器管道磨損的現(xiàn)象，對(duì)高、中、低三段低溫過(guò)熱器進(jìn)行檢查，共發(fā)現(xiàn)磨損的管道300多根，磨損部位在吹灰器區(qū)域，其它部位沒(méi)有磨損現(xiàn)象。

為了盡可能全面深入的了解低溫過(guò)熱器管道磨損的原因，有必要從過(guò)熱器管道材料、安裝工藝、運(yùn)行方式等方面進(jìn)行分析，從而得出低溫過(guò)熱器管道磨損原因，現(xiàn)結(jié)合實(shí)際從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探析。

2.1 低溫過(guò)熱器管材工藝性能

國(guó)華臺(tái)電600MW亞臨界機(jī)組（參數(shù)為17.75MPa、540/540℃），額定負(fù)荷下低溫過(guò)熱器的出口溫度397℃，按照《火力發(fā)電廠金屬材料選用導(dǎo)則》DL/T715-2000對(duì)過(guò)熱器管的材料要求：

“具有足夠高的蠕變強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和持久塑性，并在高溫、長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，具有相對(duì)穩(wěn)定的組織和性能。對(duì)于合金鋼管，在整個(gè)使用期內(nèi)，外徑蠕變變形量不應(yīng)大于2.5%;

對(duì)于碳素鋼管，不應(yīng)大于3.5%;具有高的抗氧化性能，所用材料應(yīng)屬1級(jí)完全抗氧化性材料，工作溫度下的氧化速度應(yīng)小于0.1mm/a;

具有良好的冷、熱加工工藝性能和焊接性能”。

圖2

國(guó)華臺(tái)電低溫過(guò)熱器使用的鋼材SA-210A和15CrMo，SA-210A鋼是低碳鋼，該鋼具有良好的工藝性能，在530℃以下具有滿意的抗氧化性能，但在470℃～480℃高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)發(fā)生珠光體球化和石墨化。當(dāng)HB=137～174時(shí)，相對(duì)加工性為65%。該鋼無(wú)回火脆性，主要用于壁溫≤425℃的蒸汽管道、集箱;壁溫≤450℃的受熱面管子及省煤器管等。

15CrMo鋼是低合金鋼，該鋼正火后的組織為鐵素體、貝氏體和部分馬氏體，正火、回火后的組織為鐵素體、貝氏體和回火馬氏體，其冷加工性能和焊接性能良好，無(wú)石墨化傾向。在520℃以下，具有較高的持久強(qiáng)度和良好的抗氧化性能，但超過(guò)550℃以后，蠕變極限將顯著降低。長(zhǎng)期在500℃～550℃運(yùn)行，會(huì)發(fā)生珠光體球化，使強(qiáng)度下降。主要用于壁溫≤510℃的蒸汽管道、集箱;壁溫≤540℃的受熱面管子。

從鋼材的情況分析，低溫過(guò)熱器使用的鋼材滿足生產(chǎn)要求，運(yùn)行中無(wú)明顯的磨損現(xiàn)象。

2.2 低溫過(guò)熱器的運(yùn)行工況

低溫過(guò)熱器布置在后煙井，由省煤器懸吊管支吊。主要利用尾部煙氣的余熱，提高鍋爐的熱效率。為保證傳熱，兩側(cè)安裝有吹灰器，便于及時(shí)清理積灰。從安裝工藝看，低溫過(guò)熱器懸吊布置，運(yùn)行中沒(méi)有碰撞、摩擦的現(xiàn)象，存在煙氣、灰塵的吹損現(xiàn)象。

為及時(shí)清理低溫過(guò)熱器管道表面的灰塵，在后煙井安裝有吹灰器，定期對(duì)灰塵吹掃。此次檢查發(fā)現(xiàn)的磨損管道，均處于吹灰器吹掃區(qū)域。

吹灰器使用的蒸汽從高溫過(guò)熱器入口集箱引出，經(jīng)安全閥減壓后供吹灰器使用，吹灰時(shí)吹灰器閥門(mén)內(nèi)的調(diào)壓盤(pán)將壓力調(diào)整至吹灰所需壓力進(jìn)行吹灰。

2.3 低溫過(guò)熱器磨損原因分析

從國(guó)華臺(tái)電低溫過(guò)熱器磨損的情況看，可以排除管道材質(zhì)及管道安裝工藝方面的問(wèn)題，從磨損的部位分析，應(yīng)屬于吹灰器運(yùn)行過(guò)程中對(duì)管道吹損造成。

吹灰器在使用前，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)吹灰壓力調(diào)整，以保證吹灰所需壓力要求。本次檢查發(fā)現(xiàn)的吹灰器區(qū)域低溫過(guò)熱器管道磨損現(xiàn)象，與吹灰器工作時(shí)的壓力有關(guān)系，吹灰器在運(yùn)行過(guò)程中壓力偏高，造成低溫過(guò)熱器管道的損壞。

3.防治措施

3.1 分析結(jié)論

從以上分析可以得出，造成低溫過(guò)熱器管道磨損的原因主要是吹灰器壓力偏高，吹灰器運(yùn)行過(guò)程中對(duì)管道長(zhǎng)時(shí)間吹損形成。

3.2 防治措施

3.2.1 核查運(yùn)行時(shí)吹灰器的壓力，并調(diào)整至吹灰器工作上下壓力要求。

3.2.2 對(duì)吹損的低溫過(guò)熱器管道進(jìn)行更換，防止因管道磨損發(fā)生泄漏現(xiàn)象。

3.2.3 結(jié)合本次低溫過(guò)熱器管道磨損的現(xiàn)象，對(duì)其它機(jī)組的低溫過(guò)熱器管道檢查，并調(diào)整吹灰器壓力，以防止類似現(xiàn)象發(fā)生。

3.2.4 調(diào)研吹灰器的工作時(shí)間及頻率，并適當(dāng)調(diào)整。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)國(guó)華臺(tái)電低溫過(guò)熱器管道磨損問(wèn)題的研究分析，造成低溫過(guò)熱器管道磨損的主要原因是吹灰器運(yùn)行過(guò)程中壓力偏高，吹灰器壓力設(shè)置不合理。在今后的工作中，對(duì)吹灰器工作壓力進(jìn)行核查調(diào)整，保證吹灰器工作壓力符合要求，防止因壓力偏高對(duì)鍋爐受熱面管道的損壞。

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