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      135MW機組CFB鍋爐高溫再熱器變形原因分析

      2019-03-25 07:34:40宮偉基
      中國科技縱橫 2019年4期
      關(guān)鍵詞:變形分析

      宮偉基

      摘 要:通過對135MW機組CFB鍋爐高溫再熱器變形原因進(jìn)行分析,認(rèn)為變形與管屏結(jié)構(gòu)、材料選擇、運行超溫等因素有關(guān)。

      關(guān)鍵詞:CFB鍋爐;高溫再熱器;變形;分析

      中圖分類號:TK223.32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2019)04-0177-02

      1 設(shè)備概況

      某電廠4號機組容量135MW,配備哈爾濱鍋爐廠設(shè)計制造的HG-465/13.7-L.PM7循環(huán)流化床鍋爐,2003年11月份投產(chǎn)。高溫再熱器位于燃燒室中上部,由6片屏式再熱器組成,采用垂直屏式,與前水冷壁垂直布置,下部穿前墻處為屏的蒸汽入口端,有密封盒將管屏與水冷壁焊在一起。水冷壁材質(zhì)20G,高溫再熱器材質(zhì)TP347H。

      高溫再熱器位于燃燒室中上部前墻附近,呈L型布置,采用膜式結(jié)構(gòu)。下部敷設(shè)耐磨澆注料,固定在前墻水冷壁上,上端自由膨脹,蒸汽單向從下端進(jìn)、上端出。高溫再熱器共6片,每片29根,與8片二級過熱器相間布置,規(guī)格Φ57×5mm,爐內(nèi)部分原材質(zhì)304H,2010年改為347H,位于爐外部分的材料為12Cr1MoVG。

      2 存在的問題

      機組投產(chǎn)以后,高溫再熱器逐漸發(fā)生管屏變形問題,因管屏變形嚴(yán)重造成管屏磨損問題突出。另一方面,由于高溫再熱器管屏的嚴(yán)重變形問題,管屏間距已由設(shè)計800mm變?yōu)橄嗷ヅ鲇|,影響到鍋爐爐內(nèi)正常的檢查、檢修作業(yè),目前使用爐內(nèi)檢修升降平臺已經(jīng)不能正常通過彎曲區(qū)域,人員無法進(jìn)入屏間進(jìn)行檢查,導(dǎo)致受熱面防磨防爆檢查困難,管屏因變形彎曲而導(dǎo)致物料沖刷的磨損部位難以檢查清楚,造成了高溫再熱器變形部位存在較大的安全隱患。

      2018年3月17日,4號爐季節(jié)性檢修期間,防磨防爆檢查發(fā)現(xiàn)高溫再熱器左數(shù)第一屏發(fā)生嚴(yán)重變形,與第一屏二級過熱器發(fā)生碰觸。

      3 相關(guān)檢查情況

      3.1 改造情況

      投產(chǎn)后,因為高溫再熱器經(jīng)常發(fā)生超溫現(xiàn)象,管屏發(fā)生明顯彎曲變形,于2010年11月檢修期間進(jìn)行了改造,將材質(zhì)由TP304H材質(zhì)更換為TP347H,入口集箱上移,爐內(nèi)管排長度減少5.5米,金屬膨脹節(jié)改為非金屬膨脹節(jié)。改造后超溫問題基本得到緩解,但管排變形問題依然存在,分別于2014年更換了第1屏,2016年更換了第5、第6屏。

      3.2 檢修檢查情況

      查閱近幾年檢修檢查情況,發(fā)現(xiàn)高溫再熱器管屏變形問題呈逐年加重趨勢,如表1。

      3.3 壁溫查閱情況

      高再壁溫測點安裝于爐外12Cr1MoV管子上,分布于每屏的外數(shù)第1、第5根和內(nèi)數(shù)第1根,調(diào)閱歷史曲線,發(fā)現(xiàn)外1和內(nèi)1根壁溫明顯高于第5根,高再壁溫有超過580℃的現(xiàn)象(報警溫度595℃)。

      3.4 支吊架檢查情況

      冷態(tài)下觀察第1屏恒力吊架狀態(tài)與熱態(tài)下比較,發(fā)現(xiàn)指針位移量較小,根據(jù)總位移量190mm,推算熱態(tài)下位移60-70mm左右,恒力吊架位移并沒有吸收管排向上的全部膨脹量,因此管排不可避免的要發(fā)生彎曲。

      4 原因分析

      綜合分析,認(rèn)為以下原因?qū)е赂咴俟芷涟l(fā)生彎曲變形:

      (1)根據(jù)膨脹量計算公式:ΔL=αll(t-t0)

      式中:ΔL—計算管段熱膨脹量,m;

      αl—計算管子熱膨脹系數(shù),×10-6℃-1;

      l—管子長度,m;

      t—計算管段平均溫度,℃;

      t0—試驗溫度,取20℃。

      考慮高溫再熱器爐內(nèi)管受輻射熱,取壁溫650℃,熱膨脹系數(shù)18.7×10-6℃-1,計算膨脹量為233.9mm;水冷壁壁溫取350℃,熱膨脹系數(shù)13.3×10-6℃-1,計算膨脹量為87.1mm??梢?,在熱態(tài)下,高再管屏相對水冷壁的向上膨脹量為146.8mm,但吊架位移量小于計算膨脹量,原因一方面為管屏向上膨脹時在穿頂棚等位置受到阻力,影響膨脹;另一方面高溫下347H材料屈服強度很低,管子垂直方向長度較長,管子剛度不足以支撐管屏完全沿垂直方向向上膨脹。

      (2)管屏呈L型布置,29根管子長度有差異,蒸汽阻力不同,導(dǎo)致同一屏管排中不同管子間壁溫相差較大,膨脹不均。

      (3)在啟停機過程中,高溫再熱器管內(nèi)蒸汽量少甚至無蒸汽流通,造成管子干燒,也是其變形的一個原因。

      (4)壁溫測點布置于爐外,因本爐型無大包,壁溫測點如果因保溫效果不佳,難以反映管子的真實壁溫。靠近出口聯(lián)箱處管子材質(zhì)為12Cr1MoV,允許最高壁溫為580℃,報警溫度設(shè)置595℃不合理。2014年取樣的管子運行不足4年,且不是位于壁溫最高處,球化已達(dá)到3.5級,說明管子實際運行壁溫較高。

      5 結(jié)語

      綜上分析,認(rèn)為該CFB鍋爐高溫再熱器變形與管屏布置方式、材料選擇及運行超溫有關(guān),需要從運行調(diào)整方面著手,重新進(jìn)行熱力計算,研究結(jié)構(gòu)優(yōu)化和材質(zhì)更換的可行性。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 岑可發(fā)等.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運行[M].中國電力出版社,2004.

      [2] 李勤道,胡志宏,郝衛(wèi)東等.135MW機組CFB鍋爐再熱器改造[J].熱力發(fā)電,2013(5):76-79.

      [3] 田宏亮,蔡斌,李貴拴.480t/h循環(huán)流化床鍋爐屏式再熱器變形爆管原因分析[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2009(6):49-50.

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