135MW機(jī)組CFB鍋爐高溫再熱器變形原因分析

宮偉基

摘 要：通過對135MW機(jī)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(yùn)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(jī)組容量135MW，配備哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)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?yàn)楦邷卦贌崞鹘?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(diǎn)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(jì)算公式：ΔL=αll（t-t0）

式中：ΔL—計(jì)算管段熱膨脹量，m;

αl—計(jì)算管子熱膨脹系數(shù)，×10-6℃-1;

l—管子長度，m;

t—計(jì)算管段平均溫度，℃;

t0—試驗(yàn)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(jì)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(jì)算膨脹量為87.1mm。可見，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(jì)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(qiáng)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(jī)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(diǎn)布置于爐外，因本爐型無大包，壁溫測點(diǎn)如果因保溫效果不佳，難以反映管子的真實(shí)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(yùn)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(shí)際運(yùn)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(yùn)行超溫有關(guān)，需要從運(yùn)行調(diào)整方面著手，重新進(jìn)行熱力計(jì)算，研究結(jié)構(gòu)優(yōu)化和材質(zhì)更換的可行性。

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