经营管理

1025t/h锅炉过热器二级减温器缺陷以致受热面爆漏原因分析及处理

来源:韦德娱乐手机平台 发布时间:2014-7-30 15:43:21

    摘  要:本文对恒运电厂1025t/h锅炉二级减温器内套筒上弧形扁铁脱落缺陷导致后屏过热器接连爆漏事故进行原因分析,制定事故处理措施,并通过汲取兄弟电厂减温器喷管断裂、喷管附近管座出现网状裂纹甚至筒身出现爆裂事故的教训,对悬臂式喷管结构减温器进一步改造成喷管两端夹持式结构减温器,据此对二、三级减温器进行更换。

    关键词:减温器;缺陷;爆漏;原因分析;处理

    广州恒运热电(D)厂有限责任公司现有2×300MW发电机组,分别为#8、#9机组,并分别于2007和2008年建成投产,锅炉型号为DG1025/18.2-Ⅱ4,其为亚临界参数、四角切圆燃烧、自然循环汽包炉。单炉膛п型露天布置,燃用烟煤,一次中间再热,平衡通风、固态排渣,全钢架、全悬吊结构,炉顶带金属防雨罩。

    其中,过热器系统设置有三级喷水减温器用来调节过热蒸汽温度,喷水减温均采用多孔喷管式减温器(见图1)。一级喷水减温器(Φ609.6×55,12Cr1MoVG)数量一个,设置在低温过热器至大屏过热器的连接管上,作为正常工况下汽温粗调用,过热蒸汽温度主要以一级喷水进行调节。三级喷水减温器(Φ406.4×50,12Cr1MoVG)数量2个,设置在后屏至高过的左、右交叉连接管上,作为正常工况下汽温微调用,用来维持过热蒸汽额定温度。二级喷水减温器(Φ426×50,12Cr1MoVG),数量2个,设置在全大屏至后屏左、右两个连接管上,正常工况下作为备用,根据锅炉运行情况可用来调节左右侧汽温偏差,防止后屏超温。

    2010年初,#9炉接连发生了三次受热面爆漏事故,第一次是由于炉顶密封不良导致烟气外漏,外漏烟气夹杂灰尘长期冲刷吹损顶棚过热器管子以致爆漏并将附近的3根水冷壁管吹爆泄漏;第二、三次皆是后屏过热器管子爆漏,因为二级减温器内套筒内弧形扁铁脱落流动至后屏过热器进口联箱,进而堵塞后屏过热器管子管口引起该管子无蒸汽流过冷却而短时超温过热爆漏,并且在汲取较多兄弟电厂减温器联箱悬臂式喷管根部容易出现裂纹甚至断裂的经验教训,决定对过热器减温器进行改造。

    1 因减温器联箱缺陷造成的爆管事故

    1.1第二次爆管经过

    2010年2月18日,#9机组带250MW负荷正常运行。6时26分,#9锅炉炉膛压力突然增大,随即锅炉耗煤量增大,炉膛泄漏装置报警,运行人员就地检查发现炉膛有很大的蒸汽泄漏声,判断为炉内受热面管泄漏。即向中调申请该机组停运,获同意后,运行人员逐步减机组负荷,11时56分,#9机组与系统解列。2月20日,锅炉检修人员打开炉膛人孔门进入炉内进行检查,发现后屏过热器从B侧数起第9排的第6根管(由外往里数),标高约48m处爆裂泄漏。泄漏喷出的蒸汽吹弯了第7、8、9、10根管子。炉修人员对泄漏和变形的管子进行换管处理,并对换管的焊口进行探伤和热处理。2月23日,#9锅炉进行水压试验合格。2月24日5时10分,#9机组与系统并网。

    1.2 第三次爆管经过

    2010年2月25日,#9机组带270MW负荷正常运行,19时17分,#9炉发泄漏报警信号,炉膛打正压,运行人员就地检查发现后屏过热器B侧附近(与上述第二次相同位置)有很大的泄漏声,当班值长向中调申请停机并获同意。 21时17分锅炉熄火;21:23汽机打闸,发电机与系统解列。经检修人员检查为后屏过热器B侧数起第9排的第9根管(由外往里数),标高约48m处爆裂泄漏,爆口形状与上述第二次爆管类似,经有关人员综合分析,初步判断为B侧后屏过热器管内蒸汽流通受阻引起过热爆管。2月28日,检修人员割开后屏过热器进口联箱手孔,用内窥镜检查发现联箱内有一块200×40×2的弧形扁铁,将该扁铁取出,并更换爆裂和减溥超标的管子共6根、弯头共2 个,并对换管的焊口进行探伤和热处理后,于3月4 日16:28分#9机与系统并网。

    2 原因分析

    此二次爆管的情况类似,爆管位置均为后屏过热器右数第9排,前者为从前往里数第5根管子,后者为从外望里数第9根,位置相近;而两次爆管爆漏口均呈喇叭状,爆漏口边缘有较多纵向裂纹,且爆漏口附近颜色变黑,属于短时超温过热以致管子爆漏[1]。

    经过对这两次爆管爆口的位置和形状的外观分析,并查阅锅炉后屏过热器进口联箱及蒸汽连通管内的二级减温器厂家图纸,结合东锅和中试所相关技术人员到现场的分析意见,确认上述两次后屏过热器管爆管原因是由于后屏过热器进口联箱前的二级减温器内套筒的非标连接件(其大小和形状是200×40×2的弧形扁铁),在锅炉运行时,为了调节蒸汽温度与热偏差,在减温水的多次投、退下,热膨胀系数与混合筒不一致的圆弧扁铁在交变应力作用以及过热蒸汽的持久冲刷下造成点焊焊缝的热疲劳开裂而最终落掉到后屏过热器进口联箱内,先后堵塞了后屏过热器由右往左数第9排的第6、9根管子管口,堵塞了管子的通流面积,管子无蒸汽流过起冷却作用,传热状态急剧恶化,金属壁温段短时间内超出了金属相变温度,金属屈服强度急剧下降、塑性急剧升高,在内部介质的作用下,管子以较快速度发生胀粗变形而发生短时超温过热爆管。

    3 处理措施

    3.1 #9炉大修前临时处理措施

    鉴于#9炉第二、三次爆管皆因二级减温器内筒的非标件弧形扁铁脱落而堵塞了后屏过热器管子引起,因此,在#9机组A级检修前,采取了保障减温器安全可靠运行的过渡性措施,运行中尽量少投运二级减温器,多用一级减温器与调整燃烧器的方式调整汽温以降低上述非标件脱落堵塞管子造成受热面爆漏的几率。

    3.2 更换去除内套筒上弧形扁铁的新减温器

    在2011年初#9机组A级检修中,更换内套筒上弧形扁铁脱落的一侧二级减温器,并对另一侧二级减温器用电子内窥镜进行检查,确认了其内套筒上的弧形扁铁焊接牢固,大修后至今,运行状况良好。

    4 减温器改造优化

    4.1减温器改造优化的必要性

除了减温器混合筒内圆弧扁铁脱落的隐患,鉴于近些年来,较多兄弟电厂相同结构的减温器容易出现喷管断裂[4,7,9],减温水直接喷射到管座上,进而造成喷管附近管座出现网状裂纹[7,13],甚至减温器联箱爆裂事故[8],从结构上分析,原因是减温器喷管悬臂式固定,在减温水的投、退过程中,在蒸汽的冲击作用力与减温喷水对喷管的反作用力下,以及在温度的突变下,容易在喷管根部产生交变的热应力,出现应力集中,从而引起喷管根部的热疲劳而导致喷管的断裂,此刻,270℃的减温水直接喷射至减温器管座内壁(温度为447℃),在较大温差热应力作用下,减温器管座内壁马上便会产生较多应力裂纹,情况严重时不仅脱落的喷管会流到后屏过热器堵塞管子造成过热爆漏,而且减温喷水溅射到减温器筒身导致筒身出现严重应力裂纹乃至造成减温器的爆裂,所以,喷管悬臂式固定结构的减温器必须要改造优化。

    4.2 减温器结构改造优化

    经过与东方锅炉厂技术人员进行沟通后,并借鉴兄弟电厂减温器改造的成功经验[4,9],对喷管悬臂式固定结构的减温器(如图1)进行以下改造:首先,去掉混合筒内的非标件圆弧扁铁,其次,将悬臂式喷管结构改造为喷管穿越整个减温器筒身的结构,两端夹持并可纵向膨胀,使喷管更加牢固可靠,消除了悬臂式喷管的高频振动隐患,避免交变的热应力过分集中在喷管根部而引起喷管断裂现象,结构优化后的减温器如图6所示。

    4.3 减温器更换及效果

    在2013年初的#8机组A级检修中,对内套筒上有弧形扁铁且喷管悬臂式固定的过热器二、三级减温器更换为改造后喷管两端夹持的新式减温器,降低喷管断裂、管座出现网状裂纹、减温器爆裂等隐患几率,5月大修完毕后运行至今,二、三级减温器运行可靠和稳定,调节性能良好,达到了预期效果;而对尚未更换新式结构减温器的#9机组,运行、检修、金属监督人员要勤加观察与监督,并做好事故预想,计划于2014年大修中进行更换。

    5 结束语

    减温器联箱是火力发电厂锅炉的重要承压与调温部件,对蒸汽温度调节及防止两侧蒸汽热偏差起到举重轻重作用,维持减温器的可靠、安全、稳定运行对于保障电站锅炉尤其是大容量电站锅炉的安全、经济运行十分必要与重要[16],需要从设计、制造、安装、运行、检修以及技术监督等各个环节进行严格把关监督,并结合机组大小修对减温器喷管、管座角焊缝、管座内壁、内套筒尾端等重点部位用电子内窥镜进行内窥检查[4]及无损检查[13],常抓不懈,防患于未然,方能夯实减温器的良好运行基础,进而满足发电机组满发、多发的要求。 

企业风采