超臨界鍋爐中間集箱水冷壁鰭片結構改進與探討

許 彤，劉雲鵬

（1.國家電投集團廣西北部灣（欽州）熱電有限公司，廣西 欽州 535000；2.國電湖南寶慶煤電有限公司，湖南 邵陽 422000）

640MW-HG-1964/25.4-YM17型超臨界鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行、帶內置式再循環泵啟動系統的直流鍋爐、單爐膛、平衡通風、固態排渣、全鋼架、鍋爐呈“П”型布置方式，設計有固定的膨脹中心，受熱面采用全懸吊結構。鍋爐下部水冷壁采用螺旋管圈，上部水冷壁采用一次上升垂直管屏，二者之間用中間過渡集箱連接。過渡集箱（標高約45 m）布置在爐膛外側，其外部安裝保溫箱，以減少散熱。螺旋管圈水冷壁共416根管子，其出口管段進入中間過渡集箱保溫箱內接入中間過渡集箱，然后從中間過渡集箱引出1 252根垂直水冷壁進入水冷壁上集箱，組成整個爐膛水冷壁系統。螺旋管圈水冷壁規格為Ф38 mm×7.3 mm，垂直水冷壁規格為Ф31.8 mm×6.2 mm，水冷壁管子與管子之間通過焊接鰭片連成一體形成完整密封的爐膛，鰭片利用管子內流通的介質冷卻，以防燒損。

1 問題的提出

鍋爐防磨防爆檢查中發現2臺爐水冷壁中間過渡集箱處的水冷壁管鰭片大范圍燒損，鰭片燒損處主要在螺旋管圈水冷壁斜升段轉入垂直段的過渡區域及螺旋管圈水冷壁進入中間集箱與從中間集箱引出轉入垂直水冷壁上升管段的過渡區域，鰭片燒損區域面積約180 cm2，鰭片燒損數量每臺爐約832處（對應每根螺旋水冷壁管有上、下兩處過渡區域鰭片燒損，上、下兩處鰭片燒損位置距離約1 m左右）；爐膛吹灰器套管與水冷壁管連接鰭片也大范圍燒損，基本都燒壞。鰭片燒損主要原因是燒損區域的鰭片因結構原因，面積過大，造成水冷壁管對鰭片冷卻效果差，在高溫環境下導致燒損。從檢查情況來看，燒損的鰭片產生較多的放射性裂紋，并向母材（水冷壁管）擴散，部分裂紋已擴散到管子上，如果不及時處理，將可能造成水冷壁爆管，同時，煙氣也會從燒損的鰭片處漏入中間過渡集箱的保溫箱或爐膛外，影響安全運行。為此，利用機組等級檢修對鍋爐中間集箱處水冷壁鰭片（含爐膛吹灰器套管鰭片）進行改進和處理，降低鍋爐四管爆管的安全風險。

2 改造方案

中間過渡集箱處水冷壁鰭片改進方案：①先從爐膛內將燒損的鰭片清除露出金屬部分，并打磨清除裂紋，然后著色檢查，直到沒有裂紋為止。②如果發現裂紋已裂到水冷壁管上，且清除裂紋打磨深度不超過水冷壁管壁厚的30%，則作堆焊處理；如果超過30%，則換管。③上述工作完成后，用一臨時鐵（擋）板在被打磨的鰭片處點焊臨時固定。④打磨的鰭片在爐膛外側保溫箱內做耐火澆注料密封盒，密封盒的大小比打磨好的鰭片處略大，可利用搭接板支吊垂直筋板做耐火澆注料密封盒側板，并在底部焊底板及后部焊接封板組成密封盒，后封板挖孔穿過管子，盒子內橫焊兩三根φ6的圓鋼做澆注料的骨料。⑤在耐火澆注料密封盒內灌注耐火澆注料。⑥密封盒內的注耐火澆注料保養合格后，拆下爐膛內鰭片打磨處臨時安裝的鐵（擋）板，并打磨清理平整澆注料。

爐膛吹灰器套管燒損鰭片改進處理方案：①在爐膛內，對吹灰器穿墻套管與水冷壁管連接的燒損的鰭片進行清除露出金屬部分，并打磨清除裂紋，然后進行著色檢查，直到沒有裂紋為止。②如果發現裂紋已裂到水冷壁管上，且清除裂紋打磨深度不超過水冷壁管壁厚的30%，作堆焊處理；如果超過30%，則換管。③清理、打磨吹灰器穿墻套管周邊異物，對吹灰器穿墻套管耐火澆注料進行修復施工。

3 技術要求

施工單位具有國家相關部門頒發的火電廠高溫、高壓管道安裝、焊接和無損探傷資質。燒損鰭片的清除采用機械切割，不得采用火焰切割。清理、打磨鰭片時不能傷及水冷壁管。打磨清根要徹底，清理打磨裂紋過程中，需經過著色檢查，確認無裂紋。當燒損鰭片裂紋已裂到水冷壁管上，且打磨清除深度不超過水冷壁管壁厚30%時，則作堆焊處理；當超過30%時，則更換管段。耐火澆注料骨料（圓鋼）不能焊在水冷壁管上。耐火澆注料密封盒后封板穿孔與管子間隙不少于2 mm。在爐膛及中間過渡集箱保溫箱內的電焊線不能有接頭，電焊線絕緣完好無破損，焊接時，電焊不能誤碰到水冷壁管壁上。承壓部件的焊接及無損檢測執行《火力發電廠焊接技術規程》（DL/T 869—2004），具體焊接要求執行相關焊接管理辦法，重要部件的焊接需編制指導書，焊接質量按有關規程的規定進行檢測，由電科院專業人員評定。坡口定制、對口及焊接等工作，按《焊接作業指導書》及設備廠家設計圖紙執行。管子焊接前，需對焊接管材和焊絲作打光譜檢測并由建設單位確定，材質確認無誤后方可焊接施工。管子焊縫熔池需成型完好，不得有咬邊、夾渣、氣孔等未焊透的缺陷。在打磨管道后，需檢查管件內部是否留有雜物，清理干凈并得到建設單位確認后方可實施對口工作。現場施工操作的人員應有相應的工種作業資格，證件齊全。

4 方案特點及預期效果

鍋爐爐水冷壁中間集箱處鰭片與管子之間的距離比其他部位大，冷卻效果差，經過長時間運行，該處鰭片出現高溫碳化燒損，產生大量裂紋現象，如果不采取措施加以控制，高溫碳化燒損部位裂紋會裂至水冷壁母材，將拉裂母材發生爆管泄漏，影響機組的安全、穩定運行。根據制造廠家改進后的設計圖紙和標準，選用較好的材料，將水冷壁中間集箱處的鰭片整體割除，并通過無損檢測，打磨直至將裂紋清根，重新安裝比原有材料等級高一個級別的鰭片，無損檢測合格后，在新鰭片爐內側整體澆注澆注料，以減少新鰭片的吸熱量，這樣可有效緩解鰭片高溫碳化，提高鰭片的防碳化能力和減少新鰭片的吸熱量，降低鰭片高溫碳化速度，延長水冷壁鰭片壽命，降低爆管風險，保證機組安全、穩定運行。

［1］王引棣.鍋爐設備檢修技術問答［M］.北京：中國電力出版社，2003.

［2］單志栩.超超臨界火電機組檢修技術叢書［M］.北京：中國電力出版社，2013.

［3］容鑾恩.電站鍋爐原理［M］.北京：中國電力出版社，2006.