GE9FB大型燃機(jī)排氣擴(kuò)散段膨脹節(jié)螺栓斷裂快速處理分析

王樹春，李祥苓

（天津華電南疆熱電有限公司，天津 300450）

1 前言

天津華電南疆熱電公司9FB級二拖一900MW燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組是國內(nèi)最大單機(jī)容量燃?xì)鈾C(jī)組之一。三大主機(jī)分別為哈爾濱汽輪機(jī)公司自主研發(fā)的首臺三壓、再熱、雙缸LNCB320/155-13.02/0.5/565/565型汽輪機(jī)、燃機(jī)為美國GE公司進(jìn)口的GE9371FB.03型重型燃機(jī)、鍋爐為上海鍋爐廠設(shè)計生產(chǎn)的9F級聯(lián)合循環(huán)三壓系統(tǒng)余熱鍋爐SG-329.7(47.0)(27.4)/13.31(2.98)(0.52)-Q8103型鍋爐，機(jī)組在采暖季發(fā)電能力約為804.15MW，供熱能力約650.6MW，效率約87.87%；非采暖季發(fā)電能力約為900MW，效率約59.01%。汽輪發(fā)電機(jī)組通過在高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子之間設(shè)計SSS離合器，高中壓缸與低壓缸間通過SSS離合器可以實現(xiàn)解列或并列，機(jī)組可以便捷的在純凝、抽凝、背壓三種運行方式之間自由切換，具備極限供熱能力。

2 事故概況

美國GE公司的GE9371FB.03型重型燃機(jī)額定出力315MW，燃?xì)廨啓C(jī)由18級的軸流式壓氣機(jī)與圓周布置的18個低NOx然繞器組成的燃燒系統(tǒng)、3級燃?xì)廨啓C(jī)透平和輔助系統(tǒng)組成，燃燒做功后的乏氣通過燃機(jī)排氣擴(kuò)散段送入預(yù)熱鍋爐，擴(kuò)散段與燃機(jī)透平通過膨脹節(jié)聯(lián)結(jié)，中國大陸在役的該型燃機(jī)設(shè)計配套的擴(kuò)散段膨脹節(jié)與擴(kuò)散段的聯(lián)結(jié)法蘭螺栓存在大面積斷裂現(xiàn)象。美國GE公司發(fā)來協(xié)查通報（見圖1），建議對膨脹節(jié)與擴(kuò)散段的聯(lián)結(jié)法蘭螺栓進(jìn)行檢查及更換。

圖1 GE的協(xié)查通報

南疆電廠9FB級二拖一900MW燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組配套的2#燃機(jī)擴(kuò)散段利用冬季供熱期間調(diào)停機(jī)組的時機(jī)進(jìn)行快速處置。

在機(jī)組調(diào)停時機(jī)，對擴(kuò)散段膨脹節(jié)聯(lián)結(jié)法蘭螺栓進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)全部斷裂（見圖2），為避免供熱區(qū)域大面積停供，對燃機(jī)擴(kuò)散段膨脹節(jié)聯(lián)結(jié)法蘭采取了局部拆除保溫的應(yīng)急措施，更換全部螺栓，僅用了8小時完成全部更換工作，及時恢復(fù)生產(chǎn)和供熱。避免了機(jī)組長期停備或供熱不足關(guān)乎民生的事件。

圖2 膨脹節(jié)連接法蘭的事故螺栓

3 燃機(jī)擴(kuò)散段膨脹節(jié)螺栓應(yīng)急更換措施

3.1 更換措施

燃機(jī)擴(kuò)散段膨脹節(jié)結(jié)合面兩側(cè)20cm處，分別采用40cm寬鋼帶和手拉葫蘆對膨脹節(jié)外部保溫進(jìn)行外力固定，以確保在割除燃機(jī)擴(kuò)散段膨脹節(jié)結(jié)合面外部保溫時，相鄰未切割的保溫不變形、不下垂，并防止割除部分保溫時，造成相鄰保溫緊固力降低，使原有保溫與膨脹節(jié)產(chǎn)生間隙，膨脹節(jié)結(jié)合面漏氣形成煙氣走廊對排氣熱電偶造成加熱疊加效應(yīng)，損壞排氣熱電偶（見圖3）。

圖3 安裝鋼帶及手拉葫蘆

燃機(jī)擴(kuò)散段膨脹節(jié)結(jié)合面兩側(cè)保溫加固完成后，在結(jié)合面法蘭兩側(cè)15cm處圓周劃線，并沿線進(jìn)行保溫外化妝板及保溫割除，清理干凈保溫，檢查清理螺栓，共斷裂螺栓49條，全部予以更換（見圖4和圖5）。為避免再次發(fā)生斷裂，螺栓安裝方式由原來的兩側(cè)螺帽全部采用平墊片變更為單側(cè)采用平墊片，另一側(cè)采用彈簧墊片的安裝方式進(jìn)行螺栓對角緊固，并用0.05mm塞尺檢查結(jié)合面嚴(yán)密性（見圖6）。

圖4 保溫開孔

圖5 結(jié)合面質(zhì)檢

圖6 螺栓效果圖

3.2 螺栓更換后保溫加固措施

燃機(jī)擴(kuò)散段膨脹節(jié)結(jié)合面連接螺栓更換完成，保溫恢復(fù)分三層，按錯層方式恢復(fù)，新保溫與原有保溫切口緊密結(jié)合，保溫抹膠并與膨脹節(jié)粘緊壓實，新舊保溫立面結(jié)合處抹膠并壓實，確保無縫隙，保溫層之間的立面節(jié)后要錯開5cm及以上，且每層之間要抹膠壓實壓緊，恢復(fù)保溫并用寬度大于原切除化妝板寬度40cm的新化妝板按新恢復(fù)保溫兩側(cè)各加寬20cm，并拉緊壓實，并在化妝板外面增加菱形拉緊加固環(huán)形帶（見圖7），拉緊加固保溫和化妝板定位準(zhǔn)確后，用鉚釘錨固。確保新?lián)Q保溫的壓緊力持續(xù)長久不松弛。

圖7 膨脹節(jié)保溫外表面菱形加固帶

3.3 采取保護(hù)熱電偶過熱的保護(hù)措施

燃機(jī)擴(kuò)散段膨脹節(jié)保溫外表面在燃機(jī)側(cè)增加一道加固鋼帶，使用手拉葫蘆把鋼帶拉緊后用鉚釘固定，以防止保溫松弛后下垂，膨脹節(jié)金屬外表面與保溫產(chǎn)生間隙，形成熱氣通道，對熱電偶造成熱量疊加，造成熱電偶受熱損壞。

燃機(jī)擴(kuò)散段排氣熱電偶增加冷卻措施，接入一路壓縮空氣通向排氣熱電偶根部，使用小流量、低流速的壓縮空氣對排氣熱電偶進(jìn)行吹掃降溫，壓縮空氣接管出口部采用圓形彎管，增加壓縮空氣出口阻力，并采用多孔出氣對熱電偶進(jìn)行冷卻，以避免熱電偶受強(qiáng)力直吹（見圖8）。

圖8 壓縮空氣效果圖

3.4 運行中的措施

運行中，運行人員開展紅外線成像測試，監(jiān)視燃機(jī)系統(tǒng)的熱力場變化情況，隨時掌握各工況下及不同負(fù)荷下的燃機(jī)熱力場的變化。

4 結(jié)語

天津華電南疆熱電公司GE9371FB.03型重型燃機(jī)擴(kuò)散段膨脹節(jié)燃機(jī)側(cè)連接法蘭連接螺栓發(fā)生大面積斷裂，漏氣從而造成超溫，嚴(yán)重威脅著機(jī)組安全，停機(jī)采取快速方案更換全部螺栓，保溫恢復(fù)以菱形加固帶增加保溫壓緊力，并增加熱電偶冷卻氣源保護(hù)熱電偶等措施，運行中采用紅外成像測溫加強(qiáng)巡視檢查，不僅縮短了處置工期，更杜絕了事故的再次發(fā)生，夯實了安全生產(chǎn)基礎(chǔ)。本次大型燃機(jī)排氣擴(kuò)散段螺絲快速跟換的工藝，進(jìn)行得速度快、效果好，措施得當(dāng)，后續(xù)運行措施連貫，非常值得推廣。