4號機(jī)組鍋爐后屏再熱器優(yōu)化改造

楊東輝

摘 要：元電公司4號機(jī)組投運(yùn)后，鍋爐后屏再熱器頻繁發(fā)生漏泄，嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文特對后屏再熱器漏泄原因進(jìn)行了分析，并對采取的優(yōu)化改造方案進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：后屏再熱;漏泄;過熱;卡塊

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.146

1 設(shè)備概況

元電公司4號機(jī)組600MW鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計制造，為亞臨界壓力，一次中間再熱，控制循環(huán)汽包爐，固態(tài)排渣。鍋爐設(shè)計為平衡通風(fēng)，直吹式四角切圓燃燒，單爐膛倒U型布置。設(shè)計煤種為平莊褐煤。爐膛四周敷設(shè)內(nèi)螺紋管膜式水冷壁。過熱器系統(tǒng)分別由分隔屏、后屏、末級過熱器、立式低溫過熱器和水平低溫過熱器等組成;再熱器系統(tǒng)分別由墻式、屏式和末級再熱器三部分組成。

4號鍋爐再熱器分為兩級，一級再熱器安裝在爐膛上部的前墻和兩側(cè)墻的前部，緊靠在水冷壁管上靠輻射換熱，即墻式再熱器。二級再熱器分兩段，前段為半輻射式即后屏再熱器、后段為對流式即末級再熱器，兩段之間沒有聯(lián)箱，只是在爐外進(jìn)行管屏的變排。

4號鍋爐后屏再熱器布置在鍋爐上方折煙角位置，順流布置，管排共計52排，每排22根，同一管排間采用卡塊固定，中間設(shè)置夾管，共同起到固定管排的作用，管排外1材質(zhì)TP304，外2-外8均為12Cr1MoVG。

2 漏泄統(tǒng)計

2007年機(jī)組投產(chǎn)至今，4號鍋爐后屏再熱器共發(fā)生漏泄8次，將2007年至今發(fā)生的所有漏泄按其發(fā)生的直接原因進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果見下表。

3 4號鍋爐后屏再熱器存在的主要問題

從上表的統(tǒng)計中可以看出，4號鍋爐后屏再熱器主要為制造缺陷及卡塊開裂，分別占總漏泄次數(shù)的50%，25%。結(jié)合漏泄情況綜合分析，4號鍋爐后屏再熱器漏泄主要由以下原因：

3.1 后屏再熱器管排設(shè)計材質(zhì)偏低，存在長期過熱缺陷

4號鍋爐后屏再熱器外1管圈材質(zhì)為SA-213TP304H，其它管圈材質(zhì)為12Cr1MoV，近年4號鍋爐大量燃用白音華煤，全水份達(dá)到30%以上，遠(yuǎn)超設(shè)計煤種，導(dǎo)致滿負(fù)荷時對流受熱面各段煙氣溫度、流量、流速已經(jīng)嚴(yán)重偏離設(shè)計值，僅省煤器出口煙氣溫度就升高約25度。后屏再熱器管子處的煙氣溫度遠(yuǎn)高于斷面平均溫度，造成管壁長期超溫過熱。在停爐檢查中發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)中心區(qū)域的后屏再熱器管表面氧化起皮嚴(yán)重，存在過熱跡象。

3.2 后屏再熱器外1管圈卡塊設(shè)計缺陷

后屏再熱器外1管圈卡塊設(shè)計不合理，由于外1管圈（材質(zhì)為SA-213TP304H）與外2管圈（材質(zhì)為12Cr1MoV）材質(zhì)不同、膨脹不同，導(dǎo)致配合卡塊在運(yùn)行期間極易脫開。此外卡塊與母材焊接部位存在缺陷，極易開裂。

3.3 后屏再熱器夾管制造安裝缺陷

（1）后屏再熱器夾管結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，管子壁厚一次從7mm過渡至4mm，管壁厚過渡厚度比過大，造成過渡區(qū)熱應(yīng)力過大，極易形成熱疲勞;管壁厚削薄過渡段斜坡角度過大，約為45度左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)程規(guī)定值（15度），造成斜坡角根部應(yīng)力集中度過高。

（2）壁厚過渡管段加工精度不夠，相當(dāng)部分管子加工后壁厚小于設(shè)計值（4.0mm），最大減薄約0.5mm左右，造成該區(qū)段管壁強(qiáng)度不足。

（3）壁厚過渡管段車削加工粗糙，存在較深的溝痕（厚度約為0.2mm），造成該區(qū)段管內(nèi)壁形成應(yīng)力集中。

4 4號鍋爐后屏再熱器優(yōu)化改造方案

（1）經(jīng)過查看資料及分析論證，T91管材有很好的性能，不僅具有高的抗氧化性能（氧化溫度可達(dá)到600℃）和抗高溫蒸汽腐蝕性能，而且還具有良好的沖擊韌性、高而穩(wěn)定的持久塑性及熱強(qiáng)性能、優(yōu)良的導(dǎo)熱系數(shù)和較小的線膨脹系數(shù)。故在2011年大修中對后屏再熱器進(jìn)行了材質(zhì)升級改造，在標(biāo)高65985mm處對后屏再熱器外2-外8下部直管段及彎頭進(jìn)行了更換（彎頭更換至距管屏外圈中心線1700mm處），將12Cr1MoV升級為T91;對外1與外2管圈卡塊進(jìn)行了重新加長設(shè)計，并采取現(xiàn)場焊接、熱處理的焊接方式，消除了卡塊與母材焊接存在的焊接應(yīng)力，同時解決了卡塊易脫開的問題。

（2）在2012年中修中對后屏再熱器104處夾管異徑對接管段進(jìn)行了全部改造更換，在夾管φ63×7mm與φ63×4mm管段之間加裝了一段200mm長，規(guī)格為φ63×5.5mm的過渡管段，過渡管段管壁厚削薄過渡段斜坡角度小于規(guī)程規(guī)定值（15度），減少了根部應(yīng)力。

5 結(jié)論

4號爐后屏再熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造后運(yùn)行至今未發(fā)生漏泄，避免了因原始設(shè)計、制造不足而導(dǎo)致機(jī)組非計劃停運(yùn)的發(fā)生，提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李路明.600MW亞臨界鍋爐受熱面超溫爆管改造[J].鍋爐制造，2014（03）：21-24.

[2]李希超.1025.鍋爐高溫再熱器失控機(jī)理及狀態(tài)評估[J].西北電力技術(shù)，2002（01）：2-7.