金灣發電公司#3、#4號爐爐管技術改造總結

摘要：金灣發電有限公司#3、#4號爐為1913t/h超臨界一次中間再熱直流循環鍋爐，是上海鍋爐廠有限公司生產的第一批的600MW超臨界直流鍋爐。原設計計算對管材抗蒸汽氧化溫度校核無標準可循，又無使用經驗積累，導致部分受熱面選材偏低，長期處于超溫運行狀態。文章對金灣發電公司#3、#4號爐爐管技術改造進行了總結。

關鍵詞：超臨界直流鍋爐；發電廠；爆管；爐管技術改造；受熱面 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE624 文章編號：1009-2374（2015）14-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.020

1 改造背景

原設計計算對管材抗蒸汽氧化溫度校核無標準可循，又無使用經驗積累，導致部分受熱面選材偏低，長期處于超溫運行狀態，同批次鍋爐投運后因氧化皮生成過快而引發的運行問題普遍存在。

與金灣公司同期生產的江蘇某電廠在2006年10月12日至11月22日42天內接連發生7次末級過熱器爆管，被迫于2007年進行了受熱面改造。同類型的福建某電廠、江蘇某電廠也因氧化皮爆管頻發進行了同樣改造或部分管材更換。2009年金灣公司#4鍋爐先后2次發生末級過熱器因氧化皮發生脫落堵管導致的超溫泄漏，已經嚴重影響機組安全、穩定運行。

為此，2009年9月運行部召開了分析會，要求嚴格控制#3、#4號爐末級過熱器和高溫再熱器金屬溫度不超過590℃，并對啟停機時金屬溫升率和溫降率都作了嚴格要求，但每次機組檢修清理氧化皮時，仍然有較多的氧化皮產生。

2009年4月#3爐小修，一共拍片了1184張片（包括末過和末再），按照彎頭堆積氧化皮厚度超過管徑一半的即處理的原則，共有213根管的氧化皮超標，其中T23有133根、T91有49根、TP347有31根。

2009年7月10日#4爐末級過熱器左側數第18屏前數第12條管爆管，一共拍片了124張片，按照超過一半的即處理的原則，共有37根管的氧化皮超標，其中T23有31根、T91有6根。

2009年9月30日#3爐末級再熱器左側數第4屏前數第7條管針孔泄漏，一共拍片了161張片，按照超過一半的即處理的原則，共有81根管的氧化皮超標，全部為T23。

2009年11月22日#3爐臨修，一共拍片了185張片，按照超過一半的即處理的原則，共有61根管的氧化皮超標，全部為T23。

2009年11月23日#4爐臨修，一共拍片了185張片，按照超過一半的即處理的原則，共有22根管的氧化皮超標，全部為T23。

2009年12月14日#4爐末級過熱器左側數第14屏前數第12條管爆管，一共拍片了384張片，按照超過一半的即處理的原則，共有71根管的氧化皮超標，其中T23有45根、T91有26根。

2010年3月2日#4爐末級過熱器左側數第20屏前數第8條管爆管，一共拍片了112張片，按照超過一半的即處理的原則，共有2根管的氧化皮超標，全部為T23。

#3、#4鍋爐取樣試驗結果表明末過高溫段SA213 T23、SA213 T91管材組織老化與性能劣化趨勢加快，氧化皮增厚明顯，頻繁發生脫落，管壁金屬等效運行溫度嚴重超標；末再SA213 T23、SA213 T91管材組織與性能雖然滿足相關標準要求，氧化皮厚度較薄、狀態總體仍良好，且到目前為止沒有因氧化皮原因導致泄漏，但也存在氧化皮脫落現象。

2 爆管原因分析

我廠#3、#4鍋爐末級過熱器和末級再熱器出口金屬壁溫最高可達到610℃，入口壁溫約為510℃，按鍋爐制造廠提供的壁溫測點測量偏差30℃計算，實際壁溫值出口段最高可達640℃。按照簡單線性溫升計算，T23管段的實際壁溫值最高可達618.19℃，已經遠遠超過了T23材質的許用溫度上限，生成氧化皮難以避免。爆管的根本原因是末過高溫段使用抗氧化性能低的T23、T91材料，T23、T91材料在此處已運行在高限高溫或已超過材料的使用溫度，部分處于高溫區域的T23、T91材料已生成厚度約0.9mm的氧化皮，故我廠末過高溫段使用T23非常危險，一旦氧化皮脫落將很難吹出。T23溫度超限后加速了氧化皮的生成，氧化皮長到一定厚度，氧化皮的脫落，也進一步減少了流通面積，形成惡性循環。最終造成超溫爆管。

雖然通過采取鍋爐長期降溫等運行措施，但仍然難以保證鍋爐的末級過熱器高溫段和末級再熱器受熱面管材安全運行，所以進行改造已十分必要。

3 改造實施原則和實施范圍

圖1 末級過熱器管屏

材料分布 圖2 末級再熱器管屏

材料分布

末級過熱器布置于水平煙道，與煙氣成逆流布置，共82片，沿爐膛寬度均布。每片受熱面有12根管子組成，總計有984根管子。管子規格為Φ38.1×5.59-9.03mm，材料為SA213-T23、T91、TP347H。其中末過高溫段外三圈下彎頭及末過出口垂直段均為SA213-TP347H，下彎頭#4、5、6及高溫段垂直外6根管為SA213-T91，下彎頭內六圈管及垂直內6根管為SA213-T23。

末級再熱器布置于爐膛鼻子上方，與煙氣成順流布置，共33片，沿爐膛寬度均布。每片受熱面有18根管子組成，總計有594根管子。管子規格為Φ63.5×3.75-4.23mm，材料為SA213-T23、T91，TP347H。其中末再外六圈下彎頭、末再外三圈進口垂直段及末再外六圈出口垂直段均為SA213-TP347H，末再出口垂直段#7-18根管為SA213-T91，其他管為SA213-T23。

根據對已投運鍋爐暴露問題的總結，考慮到管材實際可使用的抗氧化溫度與理論數據的差異，上鍋廠已形成了改造設計原則：T23管材的安全使用管壁溫度570℃，蒸汽溫度530℃；T91管材的安全使用管壁溫度595℃，蒸汽溫度570℃；超臨界鍋爐管壁溫度設計裕度10℃～15℃。

根據其他電廠的建議和我公司對SA 213-T23材料的進一步認識，結合我公司現場實際，綜合考慮現場工程實施難度、改造時停機成本、改造質量控制等方面因素，兼顧利于以后檢修，我廠對末級過熱器和末級再熱器的改造具體內容如下。

末級過熱器分為熱段和冷段，末級過熱器的冷段所處的運行環境相對較好，通過的介質溫度低，所處的煙氣溫度低，而末級過熱器的熱段則通過的介質溫度高，同時還處于煙氣溫度相對較高的區域，因此其運行環境較差。末級過熱器的改造針對末級過熱器的熱段提出，末級過熱器具體改造內容為：末級過熱器熱段原使用SA213 T23材料全部改為SA213 T91材料，原使用SA213 T91材料通過計算壁溫超過595℃全部使用SA213 TP347HFG。

末級再熱器為單級順流布置，所處的位置在爐膛的出口折焰角的上方，煙氣溫度相對較高。末級再熱器改造方案為整個末級再熱器受熱面，基于目前末再管壁溫度不高，T23、T91、TP347H管材組織與性能滿足相關標準要求，氧化皮厚度較薄、狀態總體仍良好，且到目前為止沒有因氧化皮原因導致泄漏，暫時不對末再進行整體換管改造，根據末再爐內溫度分布，只改造駝峰區域的管屏。高溫再熱器具體改造內容為：暫時不對末再進行整體換管改造，根據末再爐內溫度分布，只改造駝峰區域的管屏（左側溫度高溫區左數1～6屏）。考慮現場安裝便利，提供整屏出廠的方案。末級再熱器原使用SA213 T23材料全部改為SA213 T91材料，原使用SA213 T91部分通過計算壁溫超過595℃全部使用SA213 TP347HFG。

4 改造效果

#3、#4機組分別于2010年、2011年機組檢修時改造完畢。改造后，氧化皮的生產量大為減少，即使生產的少量氧化皮也可以通過蒸汽吹管將其吹出，至今還沒有發生因氧化皮脫落堵塞而導致爆管。2012年9月運行部再次召開了分析會，#3、#4號爐末級過熱器和高溫再熱器金屬溫度上限由590℃提高至610℃，使機組的主、再熱蒸汽溫度都達到了設計值。

參考文獻

[1] 曠開淼.20110415#3爐水冷壁爆管及搶修報告[R].2011.

[2] 呂新樂.#4鍋爐末過爆管[S].2009.

作者簡介：宋振興（1985-），男，湖北孝感人，湖北工業大學在職研究生，集控運行高級工，集控運行助理工程師。

（責任編輯：陳 倩）