600MW 鍋爐分隔屏爆管原因分析及對策

1、600mw鍋爐分隔屏爆管原因分析及對策安殿華1，王新格2，于公岳3，孫守義1(1華電國際山東項目管理有限公司宿州項目部, 安徽宿州 234101；2華電國際山東鄒縣發(fā)電廠, 山東鄒城 273522；3安徽華電宿州發(fā)電有限公司, 安徽宿州234101)作者單位：華電國際山東項目管理有限公司安徽宿州項目部 地址：安徽省宿州市符離集鎮(zhèn) 郵編：234101 聯(lián)系方式13355579388 作者簡介：安殿華、1972.10.15、男、工程碩士研究生、工程師、項目副經(jīng)理、現(xiàn)從事2600mw超臨界機組工程基建管理工作。摘要：在對鍋爐設(shè)計和實際運行進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過熱力計算、流

2、量計算、壁溫計算研究了某電廠600mwe鍋爐分隔屏超溫的原因，并提出了及改造方案。對100%mcr、90%mcr、80%mcr、70%mcr、60%mcr、變化運行方式時的100%mcr、60-100%mcr負(fù)荷變化7個工況進(jìn)行試驗。試驗結(jié)果表明改造方案是合理成效的，為同類或相近鍋爐的改進(jìn)和運行提供參考經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：分隔屏，爆管，流量分配，壁溫火電廠鍋爐四管泄漏是造成非計劃停機的最主要原因之一。延誤時機、擴大事故，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。因此減少鍋爐四管泄露次數(shù)，降低鍋爐強迫停運時間，是提高鍋爐運行可靠性和經(jīng)濟性的關(guān)鍵因素。因此，研究鍋爐分割屏過熱器爆管泄露原因以便使之改善具有重要的意義。本文以某

3、電廠600mw機組鍋爐的分隔屏過熱器為對象，研究分析受熱面爆管泄露的原因。1 鍋爐設(shè)備概況該鍋爐為美國福斯特惠勒公司（fw）設(shè)計和生產(chǎn)的600mw燃煤發(fā)電鍋爐。鍋爐為亞臨界、中間一次再熱、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、單爐膛、懸吊式結(jié)構(gòu)，見圖1。過熱器系統(tǒng)由頂棚管、包覆管、初級過熱器、分隔屏過熱器、末級過熱器五級組成，分隔屏布置在爐膛上部，末級過熱器布置在折焰角上部的水平煙道中。分隔屏布置在燃燒器上方，標(biāo)高從39840mm至62310mm，分隔屏與燃燒器距離只有7.62m。如圖1所示，由初級過熱器的蒸汽兩側(cè)進(jìn)入分隔屏入口母管，母管上均勻垂直分布五個分隔屏進(jìn)口聯(lián)箱。每個分隔屏進(jìn)口聯(lián)箱連接一片分隔屏，每片分

4、隔屏有三個出口聯(lián)箱，每個出口聯(lián)箱上有兩根導(dǎo)汽管，共計有30根導(dǎo)汽管，將蒸汽引入二級減溫器。分隔屏結(jié)構(gòu)如圖2所示，每片屏共計有126根管子，由于向火面的管子管子長，吸熱多，為減少向火面管子的吸熱，底部向火面的9根管子，在底部向火面的某個部位，提前垂直轉(zhuǎn)向爐膛上部變成夾持管至出口聯(lián)箱，按照3:3:3三組分別插入上部三個聯(lián)箱中。圖1.鍋爐布置總圖圖2分隔屏結(jié)構(gòu)分隔屏分區(qū)布置節(jié)流圈，各區(qū)劃分及節(jié)流孔徑如表1所示。該600mwe鍋爐分隔屏的管子節(jié)流圈設(shè)計與國內(nèi)通常的做法是不一樣的，國內(nèi)的做法是把節(jié)流圈安裝在管子的中間部位，而該鍋爐的分隔屏管子的節(jié)流圈安裝在入口處，還有節(jié)流孔中心與管子的中心是不重合的。其

5、節(jié)流形式有j1、j2、j3、j4共計四種形式，其中的j3形式見圖3。共計126根管子呈“”形由進(jìn)口聯(lián)箱引向出口聯(lián)箱，管子從上至下編號為1126，分割屏計有2種材料，即sa213-t22和tp304h，底部向火面為sa213-tp304h；其余部分為50.88.18的sa213-t22。表1各區(qū)域的節(jié)流孔徑管子所在區(qū)域節(jié)流后通直徑 mm1-31 j111.1032-62j212.7063-93j316.6794-126j428.58圖3j3節(jié)流圈結(jié)構(gòu)2分隔屏爆管情況及原因分析2003年2月-7月，鍋爐分隔屏過熱器共發(fā)生4次爆管，爆管位置位置基本都是在中間分隔屏頂棚下方0.7米5m處前數(shù)第12、1

6、9、24根爆破，爆口邊緣晶界明顯拉長，為鐵素體沿晶的碳化物，爆口背側(cè)金相組織為鐵素體碳化物，碳化物已全部成小球狀分布于鐵素體晶界上(參照12cr1mov鋼球化評級標(biāo)準(zhǔn))，球化四級(新管材沒有球化，球化三級合格)，晶粒度56級，遠(yuǎn)離爆口6米處金相組織正常，同屏前數(shù)第8、第20兩根管子組織正常，因此可以確認(rèn)泄漏是由于局部過熱造成的。割開，內(nèi)窺鏡檢查，未見堵塞。2.1運行數(shù)據(jù)分析分割屏過熱器爆管均發(fā)生在正常運行中，不是發(fā)生在鍋爐啟動初期，因其“l(fā)”型布置便于疏水，可以排除水塞爆管的可能性。鍋爐投運初期，不參與調(diào)峰，以基本負(fù)荷為主，符合該鍋爐初始設(shè)計的要求。在高負(fù)荷、低負(fù)荷、正常負(fù)荷變化運行時，分割屏

7、管壁溫度達(dá)不到報警溫度，安全運行。近年來，由于該鍋爐的運行狀況發(fā)生了改變，負(fù)荷變化范圍大、變化率快，每天的負(fù)荷在50%100%下來回運行，這時分割屏管壁溫度達(dá)到報警溫度，甚至更高，實際變成了以調(diào)峰為主帶基本負(fù)荷運行，明顯與原設(shè)計要求不同。2.2管壁厚度計算根據(jù)gb9228-88水管鍋爐受壓元件強度和運行數(shù)據(jù)，對分隔屏的最小壁厚進(jìn)行計算，結(jié)果說明分割屏過熱器管壁壁厚設(shè)計是符合要求的。每次爆管檢修時，對更換的鋼材進(jìn)行化學(xué)成分分析及物理性能試驗，都合格。2.3同類鍋爐分隔屏過熱器的比較爐膛燃燒狀況對分割屏的吸熱也有很大的影響。本鍋爐為降低爐膛的整體高度和鋼材耗量，燃燒器中心到爐膛出口截面中心的高度為

8、27.63米，燃燒器中心到分割屏下端的距離為10.67米，分隔屏的布置比較靠近爐膛的燃燒器，上層燃燒器與分割屏下部僅有7.62m，分割屏入口處的煙氣溫度計算值高達(dá)1560，處于高溫強輻射區(qū)，而我國同類鍋爐分割屏布置在折焰角上方，燃燒器中心到爐膛出口截面中心的高度為28.2米，燃燒器中心到分割屏下端的距離為19.7米，計算分割屏入口處的煙氣溫度約為12801，調(diào)查運行良好。該爐分隔屏的布置情況與現(xiàn)有國內(nèi)的同容量鍋爐不一樣，僅分隔屏過熱器單級布置，而國內(nèi)同容量鍋爐的分割屏過熱器分為前屏過熱器和后屏過熱器兩級串聯(lián)布置，這樣每一級的焓增增加較少，且蒸汽中間經(jīng)過一次交叉，減少熱偏差。調(diào)查表明這樣的機組運

9、行良好，沒有發(fā)生管壁超溫現(xiàn)象。因此，流量偏差有可能是導(dǎo)致爆管的重要原因。2.4 分隔屏流量計算采用了比較準(zhǔn)確的離散模型2和屏間及同屏流量偏差計算方法3,4進(jìn)行計算。在600mw、540mw、480mw、420mw、360mw，300mw各工況下左邊第三屏的流量分配計算結(jié)果如圖4。由于j1區(qū)節(jié)流孔徑11.1，j2區(qū)節(jié)流孔徑12.7，j3區(qū)節(jié)流孔徑16.67，j4區(qū)節(jié)流孔徑28.58，隨著節(jié)流孔徑的減少，阻力成四次方比例增加，所以各管的阻力j1區(qū)、j2區(qū)、j3區(qū)、j4區(qū)依次由大到小，各管的流量由小到大。在300mw負(fù)荷時，j1區(qū)各管平均流量為1.0t/h，j2區(qū)各管平均流量為1.2t/h，j3區(qū)各

10、管平均流量為1.6t/h，j4區(qū)各管平均流量為2.0t/h，由于上部集箱的蒸汽是用兩個垂直于集箱的導(dǎo)汽管引出，在引出處有壓力波動，流量相應(yīng)有局部的波動。 圖4 不同負(fù)荷下左邊第3屏的流量分配2.5 分隔屏壁溫計算過熱器和再熱器設(shè)計和改造的核心是壁溫的校核計算，以便判定管子壁溫是否超過其許用應(yīng)力溫度。本文采用改進(jìn)的壁溫分段計算的方法5，為了準(zhǔn)確計算各點的壁溫，將一片屏的管子分成若干段，然后根據(jù)各管段在爐膛及屏所處的相對位置，確定各種計算參數(shù)和系數(shù)，每個管段按工質(zhì)流動方向逐段計算焓增，累加后即可得到各點的蒸汽焓，通過已知的蒸汽壓力就可以計算出相應(yīng)各點的蒸汽溫度，最后再求出各點的壁溫。根據(jù)經(jīng)驗和實際

11、數(shù)據(jù)，計算得到了各個工況下的熱偏差情況，如圖5。根據(jù)計算得到的分隔屏流量偏差和熱偏差，并考慮了沿寬度、高度、深度熱偏差后，對各管進(jìn)行了沿長度（每段約3米）方向上的汽溫和壁溫計算，不同負(fù)荷下左邊第3屏的計算結(jié)果如圖6。圖5 不同工況下的熱偏差 圖6 不同負(fù)荷下左邊第3屏的壁溫和汽溫計算結(jié)果通過各個工況的汽溫和壁溫的比較有以下結(jié)論：不管什么負(fù)荷下，j1區(qū)管子的汽溫和壁溫都是最高的，也是最危險的；而壁溫最高的工況為420mw。3分隔屏改造方案與實施效果通過前面的分析可知，分割屏過熱器爆管原因是局部受熱面長時超溫過熱，根本的改造措施是提高管材的等級或適當(dāng)重新分配各分割屏的流量或兩者相結(jié)合。改造方案的選

12、擇首先要確保鍋爐安全可靠運行，其次是結(jié)構(gòu)簡單，效果明顯，安裝方便可行，價格便宜。鑒于這個原則，通過不同方案的分析比較，考慮現(xiàn)場的實際條件，決定每片分隔屏更換88根管子，分別為#1集箱42根，#2集箱42根，#3集箱的爐后4根，割管位置在頂棚管以上500mm，頂棚管以下5000mm（第3屏前42根7000mm），共計2504m，并進(jìn)行熱偏差試驗，在鍋爐大修期間實施分割屏改造措施。分隔屏改造后進(jìn)行了詳細(xì)的試驗。為了檢驗計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，并提供運行狀態(tài)下的分隔屏有關(guān)測點的報警值，在原有測點的基礎(chǔ)上，再加裝部分測點。利用這些測點，對100%mcr9(工況1)、90%mcr(工況2)、80%mcr(工況

13、3)、70%mcr(工況4)、60%mcr(工況5)、變化運行方式時的100%mcr(工況6)、60-100%mcr(工況7)負(fù)荷變化共7個工況試驗。測量結(jié)果見圖7。60100%mcr負(fù)荷變化下，分割屏壁溫的動態(tài)試驗結(jié)果如圖8圖7各工況下實測溫度與計算預(yù)測比較(a)右3屏 (b)右1屏 (c)右2屏 (d)右4屏 (e)右5屏圖860-100%mcr負(fù)荷變化時分割屏壁溫(a)右1屏 ；(b)右2屏 (c)右3屏 (d)右4屏 (e)右5屏圖7(a)是右數(shù)第3片分割屏在各試驗工況下新裝測點和原測點實測值與本方案計算值(圖6)的比較。由圖可知，隨著負(fù)荷的降低，分割屏各管子壁溫增加，根據(jù)進(jìn)口節(jié)流圈劃

14、分的四個區(qū)各根管子氣溫的變化規(guī)律，實測值與計算值是一致的，說明本方案的計算值能夠反映真實的變化規(guī)律，是成功的。實測值與計算值相差小于10，除個別點外，幾乎各點的實測值都低于計算值。圖7(b)、(c)、(d)、(e)分別是右數(shù)第1屏、第2屏、第4屏、第5屏在各工況下原有壁溫實測值與計算值的比較。由圖可知，實測值與計算值相差小于10，除個別點外，幾乎各點的實測值都低于計算值。即使是個別管子略有超過，偏差也不大，并且出現(xiàn)偏差的管子，并非溫度最高的管子，而是本身溫度比較低的，其壁溫最大值仍舊在管子材料許可溫度范圍內(nèi)，是安全的。從圖8的分割屏壁溫的動態(tài)實測結(jié)果來看，在變負(fù)荷試驗中，未對負(fù)荷變化速度作限制

15、，按著通常方式調(diào)整。最高壁溫發(fā)生在右3屏的第116根管子上，為525。所有管壁溫度在材料允許范圍內(nèi)。試驗進(jìn)行的各種穩(wěn)定負(fù)荷(高于60%mcr)和各種變負(fù)荷試驗表明，鍋爐的升降負(fù)荷按目前正常運行方式，改造后所有的分隔屏均是安全的，改造后的近1年的運行實踐也證明了這一點。4結(jié)論該鍋爐分隔屏爆管的重要原因是分隔屏各節(jié)流直徑設(shè)計不當(dāng)，5片分割屏受熱不同，但結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有考慮由此對溫度偏差的影響；分隔屏過熱器單級布置，受熱面大，焓增和溫升大，不利于溫度偏差的控制，易導(dǎo)致部分管子超溫；屏與燃燒器之間的相對位置導(dǎo)致屏間不均勻的殘余燃燒，引起較大的沿寬度煙氣溫度偏差。計算表明，流量偏差是該鍋爐分隔屏爆管的主要原

16、因，尤其是低負(fù)荷運行，分隔屏的溫度偏差進(jìn)一步惡化。根據(jù)爆管原因分析、流量、熱偏差及壁溫計算，提出的改造方案是可行的。實際測量表明，實際溫度與計算值相差小于10，除個別點外，幾乎各點的實測值都低于計算值。即使是個別管子略有超過，偏差也不大，并且出現(xiàn)偏差的管子，并非溫度最高的管子，而是本身溫度比較低的，其壁溫最大值仍舊在管子材料許可溫度范圍內(nèi)，是安全的。試驗進(jìn)行的各種穩(wěn)定負(fù)荷(高于60%mcr)和各種變負(fù)荷試驗表明，改造后所有的分隔屏均是安全的，改造后的近1年的運行實踐也證明了這一點。參考文獻(xiàn)1 鄧文儉, 王興合, 尤華, 等. 600mw機組鍋爐分隔屏超溫爆管分析, 2004,21(2): 91

17、32 羅永浩, 楊世銘. 鍋爐管組聯(lián)箱靜壓分布的離散模型. 動力工程, 1997, 17(3): 32-363 程之航. 鍋爐中單相流體并聯(lián)管的流量分布及熱偏差的分析和計算. 上海機械學(xué)院, 1978.54 王孟浩, 楊宗煊. 屏式過熱器同屏熱偏差的成因和計算方法. 上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究所, 1984.95 上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究所, 江蘇省機械工業(yè)鍋爐科技情報網(wǎng). 電站鍋爐水動力計算方法. jb/z201-83, 1983我的大學(xué)愛情觀1、什么是大學(xué)愛情：大學(xué)是一個相對寬松，時間自由，自己支配的環(huán)境，也正因為這樣，培植愛情之花最肥沃的土地。大學(xué)生戀愛一直是大學(xué)校園的熱門話題，戀愛和學(xué)業(yè)

18、也就自然成為了大學(xué)生在校期間面對的兩個主要問題。戀愛關(guān)系處理得好、正確，健康，可以成為學(xué)習(xí)和事業(yè)的催化劑，使人學(xué)習(xí)努力、成績上升；戀愛關(guān)系處理的不當(dāng)，不健康，可能分散精力、浪費時間、情緒波動、成績下降。因此，大學(xué)生的戀愛觀必須樹立在健康之上，并且樹立正確的戀愛觀是十分有必要的。因此我從下面幾方面談?wù)勛约旱膶Υ髮W(xué)愛情觀。2、什么是健康的愛情：1) 尊重對方，不顯示對愛情的占有欲，不把愛情放第一位，不癡情過分；2) 理解對方，互相關(guān)心，互相支持，互相鼓勵，并以對方的幸福為自己的滿足; 3) 是彼此獨立的前提下結(jié)合；3、什么是不健康的愛情：1)盲目的約會，忽視了學(xué)業(yè);2)過于癡情，一味地要求對方表露

19、愛的情懷，這種愛情常有病態(tài)的夸張;3)缺乏體貼憐愛之心，只表現(xiàn)自己強烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大學(xué)生處理兩人的在愛情觀需要三思：1. 不影響學(xué)習(xí)：大學(xué)戀愛可以說是一種必要的經(jīng)歷，學(xué)習(xí)是大學(xué)的基本和主要任務(wù)，這兩者之間有錯綜復(fù)雜的關(guān)系，有的學(xué)生因為愛情，過分的忽視了學(xué)習(xí)，把感情放在第一位；學(xué)習(xí)的時候就認(rèn)真的去學(xué)，不要去想愛情中的事，談戀愛的時候用心去談，也可以交流下學(xué)習(xí)，互相鼓勵，共同進(jìn)步。2. 有足夠的精力：大學(xué)生活，說忙也會很忙，但說輕松也是相對會輕松的！大學(xué)生戀愛必須合理安排自身的精力，忙于學(xué)習(xí)的同時不能因為感情的事情分心，不能在學(xué)習(xí)期間，放棄學(xué)習(xí)而去談感情，把握合理的精力，分

20、配好學(xué)習(xí)和感情。3、 有合理的時間；大學(xué)時間可以分為學(xué)習(xí)和生活時間，合理把握好學(xué)習(xí)時間和生活時間的“度”很重要；學(xué)習(xí)的時候，不能分配學(xué)習(xí)時間去安排兩人的在一起的事情，應(yīng)該以學(xué)習(xí)為第一；生活時間，兩人可以相互談?wù)剳賽郏眯娜フ?，也可以交流下學(xué)習(xí)，互相鼓勵，共同進(jìn)步。5、大學(xué)生對愛情需要認(rèn)識與理解，主要涉及到以下幾個方面：（1） 明確學(xué)生的主要任務(wù)“放棄時間的人，時間也會放棄他?！贝髮W(xué)時代是吸納知識、增長才干的時期。作為當(dāng)代大學(xué)生，要認(rèn)識到現(xiàn)在的任務(wù)是學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)做人、學(xué)習(xí)知識、學(xué)習(xí)為人民服務(wù)的本領(lǐng)。在校大學(xué)生要集中精力，投入到學(xué)習(xí)和社會實踐中，而不是因把過多的精力、時間用于談情說愛浪費寶貴的青春年華

21、。因此，明確自己的目標(biāo)，規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)道路，合理分配好學(xué)習(xí)和戀愛的地位。（2） 樹林正確的戀愛觀提倡志同道合、有默契、相互喜歡的愛情：在戀人的選擇上最重要的條件應(yīng)該是志同道合，思想品德、事業(yè)理想和生活情趣等大體一致。擺正愛情與學(xué)習(xí)、事業(yè)的關(guān)系：大學(xué)生應(yīng)該把學(xué)習(xí)、事業(yè)放在首位，擺正愛情與學(xué)習(xí)、事業(yè)的關(guān)系，不能把寶貴的大學(xué)時間，鍛煉自身的時間都用于談情說有愛而放松了學(xué)習(xí)。 相互理解、相互信任，是一份責(zé)任和奉獻(xiàn)。愛情是奉獻(xiàn)而不時索取，是擁有而不是占有。身邊的人與事時刻為我們敲響警鐘，不再讓悲劇重演。生命只有一次，不會重來，大學(xué)生一定要樹立正確的愛情觀。（3） 發(fā)展健康的戀愛行為 在當(dāng)今大學(xué)校園，情侶成雙入對已司空見慣。抑制大學(xué)生