電站鍋爐再熱器爆管原因分析及對策

1、 文章編號(hào):CN23-1249(200804-0037-03電站鍋爐再熱器爆管原因分析及對策丁家興(哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司,黑龍江,哈爾濱150046摘要:針對HG -1025/18.2-P M 2型鍋爐,從設(shè)計(jì)和運(yùn)行等方面分析了再熱器爆管的多種原因,并且提出了預(yù)防措施。關(guān)鍵詞:電站鍋爐;再熱器;爆管中圖分類號(hào):TK223.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AA nalysis and Soluti on for Tube Explosi on of BoilerReheater on Large Power St ati onD ing J iaxing(Harbin Boiler Co .L td .,Ha

2、rbin 150046,China Abstract:This paper analyse the reas ons of RH tube rup ture according t o designing and contr oling,and advance s ome p recauti onary measure .Key words:large power stati on;reheater;rup ture收稿日期:2008-02-17作者簡介:丁家興(1982-,男,山東省煙臺(tái)人,畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源學(xué)院,助理工程師,從事電站鍋爐性能設(shè)計(jì)開發(fā)工作。當(dāng)前,大型電站鍋爐爆管事故已成

3、為威脅發(fā)電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的突出矛盾,此間除過熱器事故頻繁發(fā)生外,再熱器爆管事故有時(shí)也成為焦點(diǎn)。以山東某電廠為例,4臺(tái)燃煤亞臨界自然循環(huán)爐,型號(hào)為HG -1025/18.2-P M2,運(yùn)行后,其屏式再熱器高溫區(qū)管排外圈管經(jīng)常發(fā)生爆管。為提高外圈管的耐熱程度,電廠利用鍋爐檢修機(jī)會(huì),逐步將外圈管由鋼102換成TP304H,但運(yùn)行實(shí)踐表明,這種措施并沒有顯著成效,高溫區(qū)管排外圈管爆管現(xiàn)象仍屢屢發(fā)生。為解決這一問題,本文分析了后屏再熱器(下稱屏再爆管的原因,并提出改進(jìn)措施。1再熱器爆管的原因分析1.1管材因素第4期鍋爐制造No .42008年7月BO I L ER MANUF ACT UR I N GJu

4、l .2008 屏再工作過程中的應(yīng)力情況:1運(yùn)行時(shí)的內(nèi)壓應(yīng)力;2管排自重應(yīng)力;3冷彎的殘余應(yīng)力;4運(yùn)行時(shí)不均勻膨脹所造成的熱脹應(yīng)力,本爐采用熱風(fēng)送粉,設(shè)計(jì)一次風(fēng)速為24.3m /s 。在實(shí)際運(yùn)行中,由于檢修遺留或新?lián)Q裝管道內(nèi)雜物較多,或管道內(nèi)壁粗糙,流動(dòng)阻力增大,加之給粉機(jī)來粉不均,時(shí)常造成送粉管道堵塞。因此,被迫提高一次風(fēng)速和風(fēng)壓,一次風(fēng)速曾一度達(dá)到30m /s 以上,再加上二次風(fēng)配風(fēng)不足(二次風(fēng)率設(shè)計(jì)值為61.7%,實(shí)際工況小于50%,造成爐內(nèi)燃燒工況紊亂,燃燒器著火推遲,火焰拉長,火焰中心上移,爐膛出口煙溫升高,使?fàn)t膛出口兩側(cè)煙溫偏差明顯增大,一側(cè)再熱器過熱爆管。2預(yù)防及減少屏再爆管的對

5、策2.1更換材料針對TP304H 鋼管在高溫下的腐蝕敏感性,建議使用對應(yīng)力腐蝕不敏感的T91馬氏體不銹鋼以代替原有的TP304H 鋼。T91馬氏體鋼價(jià)格較TP304H 不銹鋼便宜,其最高使用溫度可達(dá)650,能勝任屏式再熱器的使用溫度。2.2減小應(yīng)力根據(jù)前面的應(yīng)力分析,建議采取的措施是:1下彎頭冷彎及管子焊接后,予以回火,消除制造殘余應(yīng)力;2改進(jìn)管排設(shè)計(jì),使下彎頭處柔性增加,避免過大的熱膨脹應(yīng)力產(chǎn)生。3改進(jìn)冷彎工藝,使下彎頭彎曲后圓度較好,限制橢圓度在6%以下,減少因橢圓產(chǎn)生的橢圓附加應(yīng)力。如改成T91鋼,則熱脹應(yīng)力可由于鋼材熱膨脹系數(shù)的減小而大為降低。2.3調(diào)整受熱面電廠與制造廠會(huì)同山東電力試

6、驗(yàn)研究所經(jīng)過計(jì)算及論證,決定調(diào)整再熱器受熱面。此方案在1、2號(hào)爐上實(shí)施后效果明顯。其具體措施為:1屏再在前墻及兩側(cè)墻割管3542根;2將屏再的每屏外數(shù)第13根管子割去,共割30根。經(jīng)過上述處理,再熱器總焓增減少6%,再熱器減溫水量減少10%以上。同時(shí),對水循環(huán)進(jìn)行安全校核,結(jié)果顯示,此方案實(shí)施后不影響水循環(huán)安全性。2.4制粉系統(tǒng)三次風(fēng)反切為了削弱爐膛出口的殘余旋轉(zhuǎn)動(dòng)量,將三次風(fēng)口改為反切16°,即以上部三次風(fēng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)來抵消一次風(fēng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)度,有效地控制了爐膛上部的煙氣旋流,使水平煙道兩側(cè)的煙溫偏差進(jìn)一步減少。改造后屏再的壁溫分布如表1所示。表1屏再壁溫記錄48749347949

7、153852147547551351450783鍋爐制造總第210期上述數(shù)據(jù)顯示,三次風(fēng)改造后,原壁溫較高的屏再北側(cè)(B側(cè)第34屏(改造前壁溫為550 580的溫度明顯降低,管壁溫度最高位置有所南移,但其溫度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于550580,這說明爐膛上部的煙氣旋流通過反切的三次風(fēng)均流后已大大削弱。2.5運(yùn)行調(diào)整按照設(shè)計(jì)參數(shù),一次風(fēng)速為24.3m/s,對應(yīng)的一次風(fēng)壓力即母管壓力為4.5kPa。隨著運(yùn)行時(shí)間的增長,運(yùn)行人員業(yè)務(wù)素質(zhì)的不斷提高,以及處理事故經(jīng)驗(yàn)的積累,在一段時(shí)間逐步試驗(yàn)性地降低一次風(fēng)壓及風(fēng)速。一次風(fēng)壓逐步降至3kPa,并最終固定在2.8kPa左右,此時(shí)對應(yīng)的一次風(fēng)速約為23m/s,并在煤種變

8、化的情況下及時(shí)調(diào)整。針對存在的問題,將排粉機(jī)入口風(fēng)門解除自保持作調(diào)整門使用。為了保證制粉系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)以及制粉乏氣量控制適中,按照規(guī)程,制粉系統(tǒng)排粉機(jī)電流應(yīng)為45A,并根據(jù)煤種及工況變化及時(shí)做調(diào)整。調(diào)整風(fēng)門后的試驗(yàn)結(jié)果顯示,排粉機(jī)電流由70A降至45A,單臺(tái)制粉系統(tǒng)乏氣量減小近一半,即為70000kg/h左右,效果十分明顯。設(shè)計(jì)爐膛出口過量空氣系數(shù)為1.25,氧量約4.5%。當(dāng)燃燒工況較好時(shí),可適當(dāng)降低氧量。尤其在一次風(fēng)速偏高、煤粉過粗及風(fēng)粉混合物中煤粉濃度不合適時(shí),如不嚴(yán)格控制氧量,燃燒將明顯惡化,這時(shí)的汽溫變得難以控制,而容易造成蒸汽溫度高,管壁超溫。設(shè)計(jì)情況下,再熱器汽溫調(diào)整手段為調(diào)

9、整噴燃器擺角。擺動(dòng)角度不僅影響了主汽溫、再熱汽溫,而且劇烈改變?nèi)紵r,易危及燃燒安全,因此噴燃器擺角基本固定,噴水減溫成為再熱汽溫調(diào)整的主要手段。由于減溫時(shí)滯較大,所以,容易造成超溫。要求運(yùn)行人員加強(qiáng)監(jiān)視,并注意及時(shí)調(diào)整,密切配合燃燒情況。為防水冷壁積灰過多而使汽溫升高,造成管壁超溫,應(yīng)及時(shí)吹灰,這是安全運(yùn)行的必要手段。3結(jié)論綜上所述,本文所討論的HG-1025/18.2-P M2型鍋爐再熱器爆管的原因是多方面的,通過分析已經(jīng)采取了一些有效措施,使再熱器爆管事故的頻繁發(fā)生得到控制,同時(shí),對其它大型電站鍋爐的再熱器安全運(yùn)行提供了有價(jià)值的參考。(編輯:韓基文上接第34頁2低負(fù)荷時(shí),需要燃燒器噴嘴上擺,由于上擺使各噴口相對位置發(fā)生變化,減弱了火焰對鄰角的引燃作用,不利于無煙煤和貧煤的著火燃燒。3要合理匹配布置過熱器和再熱器受熱面,否則將影響調(diào)溫效果。低負(fù)荷時(shí),為了保證再熱汽溫未達(dá)到時(shí)就可能出現(xiàn)過熱器超溫現(xiàn)象。5結(jié)論1改變?nèi)紵鲊娮斓慕嵌?可以達(dá)到提高和降低再熱汽溫的目的,有效地調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度,從而使發(fā)電機(jī)組運(yùn)行具有較高的可靠性和經(jīng)濟(jì)