首臺660MW級高參數超超臨界褐煤鍋爐膨脹薄弱部位拉裂的研究與應用

賈 東

（京能（錫林郭勒）發電有限公司，內蒙古 錫林郭勒 026000）

某集團發電公司2×660MW機組項目，采用全球首臺660MW級高參數超超臨界褐煤鍋爐，系某鍋爐廠制造的超超臨界π型鍋爐，鍋爐型式：超超臨界參數變壓直流爐，前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、緊身封閉、全鋼構架的π型爐。采用三分倉回轉式空氣預熱器。爐頂采用金屬密封大罩殼，屋頂為輕型金屬屋蓋。#1機組于2018年10月投入商業運行；#2機組于2019年01月投入商業運行。

鍋爐容量和主要設計參數如下：

項目 單位 BMCR BRL過熱蒸汽流量 t/h 2117 2016過熱蒸汽壓力 MPa，g* 29.40 29.26過熱蒸汽溫度 ℃ 605 605給水溫度 ℃ 309 305再熱蒸汽流量 t/h 1748 1664再熱蒸汽進口壓力 MPa，g 5.789 5.498再熱蒸汽出口壓力 MPa，g 5.589 5.309再熱蒸汽進口溫度 ℃ 359 351再熱蒸汽出口溫度 ℃ 623 623注：g為表壓。

鍋爐投運兩年以來，發生過多次受熱面膨脹薄弱部位拉裂問題，嚴重影響機組運行的安全性。

圖1 水平煙道與尾部煙道包墻相鄰處

圖2 水平煙道側包墻前、后部位相鄰處

圖1的拉裂區域共有四個部件，相互連接。分別是PCP側包墻、HCP側包墻、對流煙道爐底管及前包墻。

從設計結構來看，水平煙道區域部件多、焊縫多、膨脹復雜，安裝難度高。在鍋爐啟停和負荷快速波動時，PCP側包墻與HCP側包墻，以及前包墻與對流煙道爐底管之間會產生不同程度的溫度差，進而產生膨脹差，導致在受熱面連接處（密封三角區包括PCP側包墻與HCP側包墻的拼接焊縫處）應力集中，當應力大于材料的屈服強度后連接扁鋼產生裂紋，裂紋延伸至管子導致管子泄漏。

圖2的拉裂區域相對簡單，為水平煙道側包墻前、后部位的相鄰處。后水冷壁的工質經過后水冷壁折焰角及對流煙道爐底管進入后水冷壁爐底管出口集箱，由4根Φ133×22mm，材料為12Cr1MoVG的連接管引到對流煙道前側包墻下集箱。自分離器出口啟動系統母管來的蒸汽經分離器出口連接管引到對流煙道后側包墻管下集箱。由于水平煙道側包墻前、后部位包墻管的工質不同，屬于汽水兩相臨近區域，所以相鄰的兩根包墻管會產生不同程度的溫度差，進而產生膨脹差，導致在包墻管的密封處應力集中，當應力大于材料的屈服強度后連接扁鋼產生裂紋，裂紋延伸至管子導致管子泄漏。

針對上述兩個泄露位置制定處理方法及防范措施：

處理方法：

1）對包墻管之間的密封扁鋼切割后打磨干凈，對包墻管做著色檢查，泄露管段更換新管。

2）將包墻管之間的密封扁鋼切割止裂縫300～500mm長，要求止裂縫不偏斜，且光滑無棱角。對止裂縫的頂端打止裂孔，止裂孔表面必須光滑。以便釋放受熱面之間的熱應力。

3）在爐內止裂縫處灌耐高溫膠泥，防止漏風。

防范措施：

1）嚴格控制機組的升溫升壓速率，啟停過程受熱面管壁溫變化速率≤5.0℃/min，降低受熱面漲差對焊縫的影響。

2）加強運行調整，盡量降低爐左右側的煙溫差，同時在升降負荷時及時調整煤水比減小受熱面溫度變化率。

3）堅持逢停必檢，保障設備安全運行。機組檢修時要對應力集中位置進行全面檢查，包括水平煙道前后側包墻之間密封、尾部煙道與水平煙道連接處密封等，檢查膨脹縫、止裂孔是否合理，發現的問題應在機組啟動前處理完畢。

通過對該種類型鍋爐膨脹薄弱部位拉裂問題的研究，分析出產生裂紋的原因，進而研究處理方法與防范措施，可以有效的減少鍋爐的漏泄次數，有針對性的解決此種類型鍋爐的拉裂問題，有效的保證了機組的安全穩定運行。