350MWCFB 鍋爐膨脹受限問題原因分析及處理

武建斌

（山西京能呂臨發(fā)電有限公司，山西 臨縣 033200）

某電廠鍋爐為350MW 超臨界參數(shù)直流鍋爐、一次中間再熱、循環(huán)流化床燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架結(jié)構(gòu)、水冷滾筒式冷渣器，采用支吊結(jié)合的固定方式。其爐膛高度為57米，剛性梁布置有20 層，導(dǎo)向裝置布置4 層，標(biāo)高分別在56.6米層、45.4 米層，26.2 米層，9.3 米層。爐膛外形側(cè)面見圖1。

圖1 爐膛外形側(cè)面視圖

該電廠1 號鍋爐烘爐期間水冷風(fēng)室區(qū)域左右側(cè)9.3 米層導(dǎo)向裝置發(fā)生膨脹受阻情況，后將導(dǎo)向裝置前側(cè)檔塊調(diào)整，保證鍋爐能向前正常膨脹，但是鍋爐整套啟動試驗試運后冷態(tài)發(fā)現(xiàn)鍋爐下部向前膨脹后未能復(fù)位，機組通過168 小時后機組在冷態(tài)時仍未能恢復(fù)到原始狀態(tài)。

為解決此問題，筆者與鍋爐廠技術(shù)人員進行了計算和分析。根據(jù)現(xiàn)場對鍋爐膨脹位移、導(dǎo)向裝置、回料腿上膨脹節(jié)變形、爐前給煤裝置上的恒力彈簧吊架的變形和工作情況，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計和配套件資料，原因分析及處理方案如下：

1 膨脹異常問題原因分析

1.1 變形現(xiàn)象

因鍋爐向前出現(xiàn)位移，導(dǎo)致26.2m 層剛性梁上導(dǎo)向裝置向前與構(gòu)架上擋塊頂死并出現(xiàn)嚴(yán)重變形，現(xiàn)場已將剛性梁上頂死擋塊切割，留出了膨脹間隙（見圖2）。9.3m 層導(dǎo)向塊也與構(gòu)架上擋塊嚴(yán)重頂死，向下滑動困難，并產(chǎn)生了嚴(yán)重的扭曲變形，根部焊縫有局部開裂情況。同時1 號爐9.3 米右側(cè)墻剛性梁與前側(cè)墻剛性梁連接螺栓已被剪斷。

圖2 水冷壁向前位移，26.2 爐層導(dǎo)向裝置變形（該圖片是從底部向上拍的）

1.2 產(chǎn)生原因

1.2.1 鍋爐后側(cè)進風(fēng)

鍋爐后側(cè)進風(fēng)給水冷風(fēng)室的推力，將會給鍋爐兩側(cè)導(dǎo)向裝置每側(cè)12.5 噸左右的向前推力。（見圖3）

圖3 后墻進風(fēng)（熱一次風(fēng)）對水冷風(fēng)室有朝前的推力

1.2.2 爐前給煤裝置恒力彈簧選型偏大

給煤裝置恒力彈簧將給兩側(cè)導(dǎo)向裝置每側(cè)7.5 噸左右的向前拉力。（圖4）

圖4 給煤裝置示意圖

1.2.3 爐后回料閥回料腿上膨脹節(jié)剛度偏大

回料腿膨脹計算書中位移引起的彎曲應(yīng)力為1228MPa，超出設(shè)計許用應(yīng)力520 MPa，可判斷其徑向應(yīng)力不滿足設(shè)計上橫向位移達98mm 的要求。其上的導(dǎo)向桿幾乎都被變形卡死，導(dǎo)致膨脹節(jié)徑向變形有限，其變形反作用大，導(dǎo)致回料腿在受熱后，往前推爐膛。爐膛、回料腿、回料腿膨脹節(jié)連接關(guān)系見圖5，回料腿膨脹節(jié)外形圖見圖6。

圖5 爐膛、回料腿、回料腿膨脹節(jié)連接示意圖

圖6 回料閥回料腿膨脹節(jié)

1.2.4 剛性梁因結(jié)構(gòu)實際布置原因

26.2 米層以上剛性梁實際膨脹零點在側(cè)墻上距后墻2042mm 處，因限位裝置（水冷壁與剛性梁固定點）在安裝好以后，爐膛后墻要向后膨脹10mm，而后墻有回料閥頂住，回料閥支撐在構(gòu)架上，屬于膨脹零點，而且其質(zhì)量大，爐膛無法向后膨脹，這樣也會造成導(dǎo)向裝置承受一定的膨脹反作用力。見圖7。

圖7 導(dǎo)向裝置與限位裝置（水冷壁與剛性梁固定點）的相對位置

2 導(dǎo)向裝置受限問題處理方法

2.1 爐前給煤裝置恒力彈簧吊架荷載調(diào)整

根據(jù)與恒力彈簧廠家溝通，恒力彈簧廠家同意將荷載往下調(diào)，每個恒力彈簧吊架可以往下調(diào)0.5t 左右，通過調(diào)整，適當(dāng)降低此處彈簧吊架對爐膛向前的拉力。見圖8，彈簧外形圖;圖9，彈簧調(diào)整張力螺桿。

圖8 給煤裝置彈簧外形圖

圖9 給煤裝置彈簧調(diào)整張力螺桿

2.2 爐后回料腿膨脹節(jié)剛度調(diào)整

爐后回料腿膨脹節(jié)上導(dǎo)向桿更換為光管圓鋼、導(dǎo)向桿一端的定位孔擴大（現(xiàn)場是將螺桿螺紋打磨掉處理的，見圖10），以保證此膨脹節(jié)的導(dǎo)向桿可以在膨脹節(jié)變形時可以滑動，不至于被卡死，從而減少此處膨脹節(jié)變形的剛度，進而減少回料腿膨脹時對爐膛的反推力。

圖10 附位螺桿螺紋打磨過程照片

2.3 剛性梁導(dǎo)向裝置處理

2.3.1 針對26.2m 層以上三層剛性梁導(dǎo)向裝置按圖11、圖12 所示進行修改，將兩側(cè)墻離后墻2042mm 處的固定點調(diào)整為后墻中心。

圖11 水冷壁舊固定點切割，新固定點焊接示意圖

圖12 新固定點焊接示意圖

2.3.2 針對26.2m 剛性梁導(dǎo)向裝置變形問題

將焊在鋼結(jié)構(gòu)上的變形導(dǎo)向塊更換為未變形、內(nèi)加隔板的、新的導(dǎo)向塊。焊在剛性梁上的、靠爐后方向擋塊，鍋爐冷態(tài)情況下，向后移動，使焊在剛性梁上的卡塊與焊在鋼結(jié)構(gòu)上的卡塊距離為2mm，焊在剛性梁上，爐前位置的卡塊與焊在鋼梁上的卡塊距離為2mm 安裝則可（以抵抗外力引起的振動或晃動）。

2.3.3 針對9.3m 剛性梁導(dǎo)向塊變形問題

將9.3m 左右側(cè)剛性梁導(dǎo)向裝置全部切除，在標(biāo)高18.5m 層的兩側(cè)剛性梁增設(shè)導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置與Z2 主柱形成相對固定點（該層兩側(cè)水冷壁舊固定點與新固定點的處理方式參見3.1）。導(dǎo)向裝置見圖13。

圖13 18.5m 層導(dǎo)向裝置安裝示意圖

2.4 1 號爐9.3 米右側(cè)剛性梁靠爐前連接螺栓已被剪斷處理

針對1 號爐9.3 米右側(cè)墻剛性梁靠爐前連接螺栓被剪斷。適當(dāng)修磨變形處鋼板后穿入螺栓，保證剛性梁受力體系完整。

某電廠鍋爐膨脹異常暴露出的問題按上述四個方面逐步調(diào)整處理，處理后導(dǎo)向裝置的變形或是膨脹受阻致焊縫開裂問題得到了緩解，截至發(fā)稿，兩臺鍋爐經(jīng)多次正常啟停機，已正常運行1 年多，驗證了此種處理方案能將膨脹受限問題消除。