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1、1952.21t/h超临界锅炉屏式过热器爆漏原因分析Reason Analysis on Bursting of the Platen Super-heater for the Super-Critical Boiler of 1952.21t/h in Changshu Power Plant.黄 伟 Huang Wei 湖南省电力试验研究院，湖南 长沙市410007 Hunan Electric Power Test and Research Institute, Changsha 410007, P.R.China【摘 要】 华润电力常熟第二发电厂2号炉屏式过热器在基建168试运阶段发生
2、爆漏，爆漏原因为短期超温，此类爆漏在该厂1号炉屏式过热器发生过。经分析，造成屏式过热器失效损坏的主要原因为其入口集箱存在杂物等。在锅炉调试吹管结束后对屏式过热器入口集箱检查、清理杂物，可防止其发生爆漏。Abstract：The Platen Super-heater was exploded in the Commissioning for the super-critical boiler of NO.2 in Changshu Power Plant. The causes on the tube bursting are failure of short-term over-temper
3、ature. It had occurred in the boiler of NO.1 in the Plant. The reason of failure is the sundries in the Platen super-heater inlet stub headers. Application results have shown it is practically valuable that Platen super-heater inlet stub headers are checked after pipe blowing of the boiler.【关键词】 超临界
4、锅炉 屏式过热器 短期超温 爆漏 调试 常熟二电厂Keywords: Super-critical Boiler, Platen Super-heater, short-term over-temperature, Tube bursting， Commissioning, Changshu Power Plant 中国分类号：TK 229.6+3 文献标认识码：B 华润电力常熟第二发电厂(以下简称“常熟二电厂”) 2号锅炉在168h满负荷试运期间，于2005年06月03日发生屏式过热器爆漏。这种失效损坏于2005年4月26日在该厂1号锅炉屏式过热器上发生过，因此有必要全面分析屏式过热器爆漏原
5、因，避免再次发生类似的失效损坏。 1 锅炉简介常熟二电厂1、2、3号锅炉采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进日本三井巴布科克能源公司技术设计生产的超临界锅炉，型号为HG1952/25.4YM1。该炉为型布置，单炉膛、前后墙对冲燃烧方式，设计燃用烟煤。炉膛上部布置屏式过热器，水平烟道依次布置末级过热器和末级再热器，在尾部竖井的四周为包墙过热器。锅炉主要参数见表1。 1 锅炉主要设计参数项目MCRECR电负荷MW650600主蒸汽流量t/h1952.211740.3主蒸汽温度543543主蒸汽压力MPa25.425.4再热蒸汽出/进口温度307/569296/569再热蒸汽出/进口压力MPa4.82/
6、4.634.35/4.18再热蒸汽流量t/h1588.51427.71号锅炉于2004年12月8日首次点火，2005年1月24日机组整套启动试运，2005年3月3日通过168h试运。2号锅炉于2005年3月31日首次点火，5月15日机组整套启动试运， 5月30日首次进入168h试运，6月16日完成168h试运。3号锅炉于2005年08月15日首次点火，9月15日正式进入整套启动试运， 9月30日完成168h试运。2 过热器系统后烟井顶棚及后墙包墙管屏式过热器末级过热器顶棚过热器后烟井前墙包墙管后烟井中隔墙侧包墙过热器二级喷水减温器一级喷水减温器一级过热器过热器系统包括顶棚、包墙过热器、一级过热
7、器、屏式过热器和末级过热器，其流程见图1。图1 过热器流程图2.1 顶棚过热器顶棚过热器布置在炉膛、水平烟道顶部，由外径为219mm的顶棚入口集箱引出192根63.5mm、材料为SA213T12、节距为115mm的管子组成，管子之间焊接6mm厚的扁钢，另一端接至外径为219mm顶棚出口集箱。2.2 包墙过热器顶棚出口集箱同时与后烟道前墙和后烟道顶棚相接，后烟道顶棚转弯下降形成后烟道后墙，后烟道前、后墙与后烟道下部环形集箱相接，并连接后烟道两侧包墙。侧包墙出口集箱的24根168mm引出管与后烟道中间隔墙入口集箱相接，隔墙向下引至隔墙出口集箱，隔墙出口集箱与一级过热器相连。除烟道隔墙的管径为57m
8、m外，烟道包墙的其余管子外径均为44.5mm。2.3 一级过热器一级过热器布置于尾部双烟道中的后部烟道中，由3段水平管组和1段立式管组组成，第1、2段水平过热器沿炉宽布置190片、横向节距为115mm，每片管组由4根578mm、材料为SA213 T12的管子绕成。至第3段水平过热器，管组变为95片，横向节距为230mm，每片管组由8根516.6mm、材料为SA213T12的管子绕成，立式一级过热器采用相同的管子和节距，并引至出口集箱。2.4 屏式过热器屏式过热器布置在上炉膛，沿炉宽方向共有30片管屏，管屏间距为690mm。每片管屏由28根并联管弯制而成，管子的直径为38mm，根据管子的壁温不同
9、，内圈管及入口段材质为SA213T91，外圈管及其出口段采用SA213TP347H。2.5 末级过热器末级过热器位于折焰角上方，沿炉宽方向排列共30片管屏，管屏间距为690mm。每片管组由20根管子绕制而成，管子的直径为44.5mm，材质为SA213 T91。2.6 减温器一级喷水减温器装在一级过热器和屏式过热器之间的管道上，外径为508mm，壁厚为84mm，材料为SA335 P12。二级喷水减温器装在屏式过热器和末级过热器之间的管道上，外径为508mm，壁厚为68mm，材料为SA335 P91。2.7 过热器结构特点为消除蒸汽侧和烟气侧产生的热力偏差，过热器各段进出口集箱采用多根小口径连接管
10、连接，并进行左右交叉，保证蒸汽的充分混合。在屏式过热器底端的管子之间安装膜式鳍片，以防止单管的错位、出列，保证管排平整，有效抑制了管屏结焦和挂渣，同时方便吹灰器清渣。屏式过热器和末级过热器在入口和出口段的不同高度上，由若干根管弯成环绕管。环绕管贴紧管屏表面的横向管将管屏两侧压紧，保持管屏的平整。3 爆管及检查情况3.1爆漏现象及过程2005年06月3日2号机组620MW运行，主汽压力25.4 MPa，主汽温度540。22时26分，锅炉“四管”检漏装置发出屏式过热器泄漏报警，到现场检查、确认爆漏后，锅炉紧急停炉。3.2 屏式过热器爆漏位置右第1屏从外往内数第28根，即内圈第3根管出口段，标高55
11、m处。需要指出的是该厂1号锅炉屏式过热器爆漏位置为：左2屏从外到内数第28根，即内圈第1根管出口段顶棚下约1m处弯头。爆漏处屏式过热器管材质为SA213T91，规格为 388mm。4 爆管原因分析4.1 宏观分析二次爆口形貌为“管子边缘呈薄形的鱼嘴状爆破”，损坏模式为“热拉伸破裂”，其原因为短期超温。4.2 金相分析对爆漏管试样进行化学元素分析、金相分析等试验。 4.2.1 原材料化学成分、抗拉强度符合有关标准要求。4.2.2 破口为刀刃型断口，呈喇叭状。边缘锋利，管壁减薄很多，破口胀粗明显。4.2.3 短期超温引起金相组织发生变化是爆漏的主要原因，次要原因是管子制造存在壁厚不均，最小壁厚6.
12、76mm，最大壁厚9.3mm，理论最小壁厚6.45mm，已经超过国家标准的规定，该管子系国产冷拔管。4.3 原因分析割开爆漏管对应的右数第1排屏过入口小集箱检查孔7610mm，发现内部有一62mm的眼镜片，初步判断爆漏由于眼镜片堵在该管进口处节流而引起的。随后对所有屏过入口小集箱进行割检查孔检查，在总共30个屏过入口小集箱中有左1、左2、左15、右2小集箱内部有杂物，有杂物的集箱比例为17%。因屏式过热器进口汇集集箱无检查孔，只得割屏式过热器进口汇集集箱出口16830mm蒸汽导汽管检查，清理出约2kg异物杂物，包括25块直径在10mm以上的眼镜片、焊渣及铁屑等。屏过入口小集箱对应的管座内径小于
13、48mm，可以判断62mm眼镜片不是来自自身，而是来自屏过之前的过热器。实际上该屏过入口小集箱已经江苏省电站锅炉压力容器检验中心检验，检验结果该集箱无异物。为什么该厂1、2号锅炉仍发生屏式过热器内圈管爆漏？且发生在两侧的管屏？4.3.1 屏式过热器入口小集箱结构屏过入口从外往内数1-2号管无节流，3到13号节流孔径为14mm，14到28号节流孔径为12mm，具体结构见图2和表2，末级过热器入口小集箱没有节流孔。图2 屏式过热器入口小集箱节流孔尽管屏过入口小集箱已检查清理干净，但锅炉经过调试阶段的冲管、试运行，顶棚、包墙、一级过热器和一级喷水减温器内杂物就有可能被带到屏过进口小集箱。当杂物的内径
14、大于1223mm时，杂物就留在屏过入口小集箱。由表2中的图可知，当屏过入口小集箱内有杂物时，杂物最有可能在屏过入口小集箱的两端。从外往内数第1、2根外圈管无节流，内径大，杂物堵塞而造成的节流的可能性相对要小些；从外往内数第14到28根内圈管节流孔径为12mm，当杂物堵塞时易造成该管子工质流量偏小而失效损坏，因此屏过爆漏多发生在节流孔径为12mm的内圈管上。表2 屏式过热器入口小集箱节流孔数据表屏式过热器入口小集箱管子编号d (公称内经)mmdr （节流孔径）mmlr nom mmlr minmmamm1 - 23 - 1314 2822.522.522.5无节流1412 -33.633.6-1
15、2.911.10.760.760.76（注：inlet stub headers屏式过热器入口小集箱，direction of flow汽流方向，gas flow烟气。）4.3.2 过热器系统结构为消除蒸汽侧和烟气侧产生的热力偏差，过热器各段进出口集箱采用多根小口径连接管连接，并进行左右交叉，保证蒸汽的充分混合。左、右一级喷水减温器出口分别到屏式过热器右、左进口汇集集箱（管道），而右第1、2屏式过热器、左1、2屏式过热器入口小集箱分别处于右、左进口汇集集箱（管道）的端部。顶棚、包墙、一级过热器、一级喷水减温器内杂物容易在屏过右、左进口汇集集箱（管道）的端部积蓄，而积蓄在屏过右、左进口汇集集箱（
16、管道）的端部的杂物极可能被带到紧靠屏过进口汇集集箱端部的右第1、2屏、左1、2屏入口小集箱，因此爆漏多发生在右第1、2屏式过热器和左1、2屏式过热器管上。4.3.3 屏式过热器母材爆漏处屏式过热器管材质为SA213T91，规格为 388mm。该管最小壁厚6.76mm，最大壁厚9.3mm，管子存在较严重的壁厚不均。爆管首先发生在出口段壁厚最薄弱处。而1号锅炉屏式过热器爆漏发生在弯头薄弱处。4.4 措施和效果该厂3号锅炉在调试吹管结束后，对屏式过热器进口汇集集箱和入口小集箱进行割管检查，清理出3kg/h的杂物。自机组整套调试试运和投产以来，屏式过热器未发生类似的失效损坏。5 结论及建议5.1 19
17、52.21t/h超临界锅炉屏式过热器发生短期超温失效损坏，其爆漏部位多发生在右第1、2屏、左1、2屏内圈管出口段；当屏式过热器进口小集箱有杂物时节流孔径小的内圈管易发生杂物堵塞节流而失效损坏。5.2建议：锅炉制造厂家应保留屏式过热器进口小集箱检查孔，增设屏式过热器进口汇集集箱检查孔。5.3在基建锅炉吹管调试结束后对屏式过热器进口汇集集箱和屏式过热器进口小集箱割孔检查、清理杂物。参考文献1、中国动力工程学会主编. 火力发电设备技术手册(第一卷锅炉)M. 机械工业出版社,2000年4月.2、江苏省电力试验研究院有限公司 华润电力常熟第二发电厂2锅炉屏式过热器泄漏金相分析报告 2005.63、江苏省电力试验研究院有限公司 华润电力常熟第二发电厂2号锅炉压力容器安全性能检验报告 2005.4作者简介黄 伟（1964），男，毕业于上海电力学院，学士，湖南省电力试验研究院 锅炉技术研究所，副所长、高级工程师，主要从事电站锅炉基建调试、锅炉传热理论和技术的试验研究。地 址：湖南省长沙市东塘水电大院：湖南省电力试验研究院 锅炉技术研究所邮 编：410007电 话：07315542772(0)，13873161940E-mail ：hwlq2000 5
