300MW鍋爐再熱器增容改造介紹

張達勛

摘?要：張家口發電廠1-8號鍋爐再熱器存在受熱面管材質等級較低、長期運行向火面及下彎頭蠕脹嚴重、汽機通流改造及鍋爐低氮燃燒器改造后造成鍋爐再熱出口蒸汽溫度低，使得再熱器出口溫度在低負荷時段難以達到額定溫度等諸多問題，經過多方研究、計算、論證，決定對再熱器進行材質升級及增容改造，為同類型機組的治理改造提供可借鑒經驗。

關鍵詞：鍋爐再熱器SA-213T91材質工藝再熱增容

中圖分類號：YK24 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0093-01

1 設備概況

張家口發電廠1-8號鍋爐為東方鍋爐廠設計生產的DG1025/18.2-Ⅱ型單爐膛、自然循環、中間再熱、燃煤汽包爐。再熱器系統最大連續負荷時入口壓力為3.81MPa，出口壓力為3.64MPa，按蒸汽流程分為三級：壁式再熱器，中溫再熱器、高溫再熱器。中溫再熱器布置在后屏出口，水冷壁折焰角上方，結構為單U形管屏，管子規格ф60×4，14根管子繞，共29片，順流布置。橫向節距S1=457.2mm，縱向節距S2=70mm，底部最外圈管子為12Cr1MoV，其他不同部位分別采用12Cr1MoV、15CrMo、15Mo3材料。中再受熱面積2060m。

2存在的問題分析及改造

2.1中溫再熱器爆管原因及分析

以張家口發電廠3號機組為例，自機組投產后先后與1997年、2001年、2002年三次在中溫再熱器管排發生長期過熱導致爆管，引起機組非計劃停運。以2002年12月3號爐中再爆管為例，中溫再熱器位于煙溫約1000℃的區域，100%負荷下，中再入口煙溫為1044℃，出口煙溫913℃，工質入口溫度為372℃，出口溫度為482℃，煙氣平均流速6.8m/s，工質平均流速22m/s。

對中溫再熱器管進行全面檢測，中再最外圈管的迎火側彎頭壁厚：平均壁厚為3.5mm左右；管的迎火側直段蠕脹：平均外徑值為60.9mm，蠕脹為1.5%，蠕脹最嚴重高達到4.7%（標準：合金管小于2.5%）；割管做機械性能試驗，12Cr2MoWVTiB管的抗拉強度平均為δ=480MPa左右（標準要求δ=540-736MPa），12Cr1MoV管的抗拉強度平均為δ=450MPa左右（標準要求δ=470-637MPa）；硬度測量：強度平均為δ=490左右（標準要求δ=540-736MPa），管材的機械性能下降嚴重，抗拉強度、硬度都不符合要求，低于標準要求；金相組織分析：12Cr1MoV材質管做金相分析試驗，其金相組織為：碳化物+鐵素體+極少量珠光體，珠光體球化4級，說明管材長期超溫，已達到中度球化至完全球化程度。12Cr2MoWVTiB材質管的金相分析，金相組織觀察為：貝氏體+鐵素體+網狀碳化物，說明管材長期超溫，金相組織中出現網狀碳化物。

2.2 再熱入口氣溫低的情況

我廠因汽機通流改造及鍋爐低氮燃燒器改造后造成鍋爐壁式再熱器入口蒸汽溫度低，使得再熱器出口溫度在低負荷時段難以達到額定溫度的現象，對鍋爐運行的經濟性和爐后設備的安全性帶來不利影響。與上海發電設備成套設計研究院進行研究討論確定了改造方案。

3 SA-213T91鋼管的性能及應用

SA-213T91鋼管系日本川崎株式會社出產，規格：Ф60×4mm，技術條件為SPECASME SA213T91，供貨狀態：1040℃正火+回火730℃；SA-213T91鋼管在500℃以上長期運行，其高溫性能比12Cr2MoWVTiB和12Cr1MOV鋼管組織穩定，具有比較好的高溫熱穩定性能，其抗高溫氧化性能比12Cr2MoWVTiB提高很大，近年來得到廣泛的應用。

4 再熱器改造方案

1）通過中溫再熱器爐外三通管變化，將中再原設計14根套管增加為16根套管，新增2根管出中再后經過規格變化后再進入爐內，成為高再外圈管，最后出爐外跟原設計高再第1跟管合并進入再熱器出口集箱；同時將原設計高再第7根向下延長約3.85m。

2）中溫再熱器新增2圈管爐內部分前段為12Cr1MoV，下部及后面高溫區為T91；爐內管子規格均為：Φ60×4。新增2圈管出口爐外連接管均為T91，規格分別為：Φ70×5 和Φ42×4。3）高溫再熱器新增加的外圈管爐內全部為TP347H，規格均為：Φ60×4。高再出口爐外部分連接管原設計各管規格均有變化，具體規格變化為：原設計高再第1、5、6、7根變為Φ42×4；原設計高再第2、3、4根變為Φ38×4。4）將高溫再熱器原設計第2～6根管下部U型彎管換成同規格T91管子。5）中溫再熱器新增2圈管的外1圈管，以及高溫再熱器新增的外1圈管，在有吹灰器的位置相應增加防磨罩，以防止蒸汽吹損新增管子。6）再熱器改造方案，新增中溫再熱器受熱面積為：323m2；新增高溫再熱器受熱面積為：247m2；計算再熱器額定工況溫升增加約19℃。

5 改造效果及推廣

5.1 再熱出口氣溫提升情況

3號機組進行汽輪機通流改造、燃燒器改造、鍋爐再熱器改造后，經過華北電科院試驗得出的結論，在三個穩定的工況下，鍋爐再熱蒸汽溫均可達到額定值541℃，在中低負荷下，鍋爐再熱蒸汽也可以達到額定值，與張家口發電廠其他進行過通流改造及燃燒器改造的鍋爐相比，再熱汽溫提升能力有了較大的改善。

5.2 再熱改造后溫升情況

說明3號機組鍋爐在再熱器改造后，各個穩定的負荷下，再熱器出口汽溫都能穩定在541℃，再熱器的溫升能力可到10～30℃，該溫升可以彌補由于3號機組同時進行了汽輪機通流改造、燃燒器改造所產生的再熱器入口蒸汽溫度下降、及爐膛火焰中心下降而產生的影響。

通過以上試驗結果，我們可以得到以下結論：（1）在各負荷下，鍋爐再熱器改造后再熱蒸汽溫度都可以達到額定值，彌補了汽機通流改造和燃燒器改造帶來的的再熱蒸汽溫度偏低的問題。（2）在不同負荷下，鍋爐再熱器改造后再熱蒸汽的溫升比改造前可提高10～30℃，能夠實現設計要求。（3）在各負荷下，鍋爐在再熱蒸汽溫度達到額定的情況下，再熱器不發生管壁超溫現象，可實現設備的安全穩定運行。

6 結語

依據以上改造方案，目前我廠3、5、8號爐全部改造完，改造后效果很好，消除了鍋爐再熱超溫過熱爆管及再熱出口氣溫低的重大隱患，實現鍋爐的安全經濟運行，為同類型機組的治理改造提供了成功的經驗。

參考文獻

[1]胡蔭平.電站鍋爐手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]徐經華，何玉書.300MW機組運行、檢修崗位技術培訓教材.

[3]丁明舫.鍋爐技術問答[M].北京：中國電力出版社，2002.